книги / Объектно-ориентированное программирование

5. ОБЪЕКТНАЯ МОДЕЛЬ DELPHI PASCAL

Объектная модель Delphi Pascal по сравнению с моделью, использованной Borland Pascal 7.О., является более полной. Помимо уже описанных в главе 2 средств ООП она включает:

-ограничение доступа к полям и методам за счет определения собственного интерфейса к каждому полю класса (пять типов секций при объявлении класса, свойства);

-более развитые механизмы реализации полиморфных методов (абстрактные, динамические методы);

-средства работы с метаклассами (переменные метаклассов, методы классов, механизм RTTI);

-возможность делегирования методов {указатели на методы) и т. д.

5.1. Определение класса

Все классы, используемые в Delphi (уже определенные в библиотеках классов и создаваемые разработчиком для конкретного приложения), наследуются от класса TObject.

Формат описания нового класса выглядит следующим образом: ТУре <имя объявляемого класса> = class(<mia родителям»)

private <скрытые элементы класса> protected <защшценные элементы класса> public <общедоступные элементы класса> published <опубликованные элементы класса>

automated «элементы, реализующие ОЬЕ-механизм> end;

Имя родителя указывать не обязательно, по умолчанию считается, что, если имя родителя не указано, то класс непосредственно наследуется от TObject.

Внутри описания класса выделяется до пяти секций.

Секция private содержит внутренние элементы, обращение к которым возможны только в пределах модуля (а не класса, как в C++), содержащего объявление класса.

Секция protected содержит защищенные элементы, которые доступны в пределах модуля, содержащего объявление класса, и внутри потомков класса.

192

5.1. Определение класса

Секция public содержит общедоступные элементы, к которым возможно обращение из любой части программы.

Секция published содержит опубликованные элементы, которые по ограничению доступа аналогичны public. Для визуальных компонент, вынесенных на панель компонент, информация об элементах, размещенных в этой секции, становится доступной через Инспектор Объектов.

Секция automated содержит элементы, доступ к которым также выполняется аналогично public. Но для элементов, описанных в этой секции, генерируется дополнительная информация, используемая OLE. Секцию имеет смысл объявлять для потомков класса TAutoObject.

Потомки класса могут менять область доступности всех элементов родительского класса, кроме элементов, объявленных в секции private, так как последние им не доступны.

Основной особенностью объектов Delphi является то, что они всегда являются динамическими, т.е. размещаемыми в динамической области памяти. Соответственно, переменная типа класса по смыслу представляет собой указатель на объект, однако, по правилам Delphi, при работе с этой переменной операция разыменования «Л» не используется. Вызовы же конструктора и деструктора в такой модели становятся обязательными, так как конструктор выполняет размещение объекта в памяти, а деструктор - выгрузку из нее.

Рассмотрим пример, демонстрирующий различие старой и новой объектных моделей Pascal.

Чтобы подчеркнуть изменение функций конструктора и деструктора в объектной модели Delphi, для них предлагается использовать другие имена: Create (создать) - для конструктора и Destroy (уничтожить) - для деструктора. Если конструктор или деструктор для создаваемого класса не указывается, то

193

5. Объектная модель Delphi Pascal

они наследуются от родительского класса или через него от более далеких предков. В конечном счете, классу всегда должны быть доступны конструктор и деструктор класса TObject, которые отвечают за размещение и выгрузку объектов.

Конструктор Create класса TObject вызывает специальный метод InstanceSize для определения размера памяти, необходимой для размещения объекта, запрашивает область памяти требуемого размера, используя процедуру N ew lnstance, и инициализирует поля нулевыми значениями, используя процедуру Initlnstanse. Адрес области памяти конструктор-функция возвращает в качестве результата.

При создании собственного конструктора для разрабатываемого класса необходимо перед програм м ированием специф ических операций, предусматриваемых для конструирования объектов данного класса, обращаться к наследуемому (inherited) конструктору:

Constructor TNum.Create; begin

inherited Create; {наследуемый конструктор} n:-an;

end;

Правильно построенная цепочка выполнения наследуемых конструкторов в иерархии должна восходить к конструктору TObject, который и обеспечит размещение объектов данного класса в памяти.

П р и м е ч а н и е . Если конструктор вызывается для уже существующего объекта, то выполняются только явно описанные действия, память не выделяется и не обнуляется.

Деструктор Destroy класса TObject вызывает метод CleanUpInstance для корректного завершения работы с длинными строками и другими сложными структурами данных. Затем он обращ ается к методу InstanceSize для определения размера объекта и освобождает память. В классе TObject деструктор объявлен виртуальным, так как с одной стороны в том же классе существует метод Free (см. ниже), который вызывает деструктор, с другой стороны сам деструктор в производных классах может быть переопределен. Следовательно, при переопределении деструктора в классе его необходимо объявлять как метод, перекрывающий виртуальный (раздел 5.2):

Destructor Destroy; override;

В теле самого деструктора необходимо вызвать родительский деструктор, обеспечивая формирование цепочки деструкторов, восходящей к деструктору

194

5.1. Определение класса

класса TObject, который обеспечит освобождение памяти, занимаемой объектом. Обычно это делается после программирования всех специфических операций по уничтожению данного объекта, например:

Destructor TNum.Destroy; begin

. . . {выполнение специфических операций над объектом} inherited Destroy, {вызов родительского деструктора}

end;

При работе с объектами в Delphi необходимо постоянно помнить о том, что все объекты Delphi размещены в динамической памяти, а соответствующие переменные на самом деле являются указателями на объекты.

Так, например, операция присваивания объектов соответствует операции копирования адреса, а не самого объекта. В табл. 5.1 поясняется, что происходит при выполнении некоторых операций.

Та б л ица 5 . 1. Особенности работы с объектами в Delphi

Объект

?

195

5. Объектная модель Delphi Pascal

На первом шаге в соответствии с описанием создаются переменные А и В. При создании они обнуляются, т.е. в них записывается значение nil. На втором шаге выполнено конструирование объекта А. Теперь указатель А содержит адрес этого объекта. На третьем шаге выполняется операция присваивания над объектами, в результате которой указатель В теперь также содержит адрес того же объекта. На четвертом шаге уничтожается объект В. Теперь и А и В указывают на уже освобожденное поле памяти, которое может использоваться системой для других целей. Попытка повторного освобождения того же участка памяти с использованием любого указателя приведет к возникновению ошибки адресации. Попытка обращения к полю или методу объекта с использованием этих указателей также приведет к возникновению ошибки адресации.

Чтобы уменьшить количество ошибок адресации, можно использовать вместо метода Destroy метод Free. Этот метод прежде, чем освобождать память, проверяет, был ли создан объект в памяти (сравнивает адрес, записанный в переменной, со значением nil) и, если объект не создавался, то память не освобождается. Однако во многих случаях, например, для ситуации, представленной в табл. 5.1, замена Destroy на Free не поможет избежать ошибки адресации: в данном варианте объект был создан, и адрес в переменной отличен от nil.

Проблема корректного уничтожения объектов в сложных программах может оказаться далеко не тривиальной. В простых же программах, когда вопрос об экономии памяти не стоит, обычно объекты создают в начале программы, а уничтожают - при ее завершении, часто используя с этой целью секции инициализации и завершения модуля.

Пример 5.1. Определение класса (графический редактор «Окруж­ ности» - вариант 1). Пусть требуется разработать приложение, позволяющее рисовать на специальном поле окна приложения окружности. Местоположе­ ние центра окружности должно определяться щелчком левой клавиши мъппи. Радиус окружности и цвет контура должны настраиваться.

Разрабатываемое приложение легко декомпозируется на два объекта: окно приложения и изображаемая в нем окружность (или круг, так как в процессе рисования внутреннее поле окружности заполняется точками цвета фона). Результат декомпозиции приведен на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Объектная декомпозиция приложения «Окружности»

196

5.1. Определение класса

Окно должно содержать интерфейсные элементы, позволяю щ ие выполнять настройку параметров круга и саму процедуру рисования. Оно проектируется на базе класса TForm с использованием стандартных визуальных компонент. Предлагаемый внешний вид окна с указанием типов используемых визуальных компонент представлен на рис. 5.2.

Компоненты, использованные для формирования внешнего вида окна приложения, настраиваются с помощью Инспектора Объектов следующим образом:

Рис. 5.2. Вид главного окна приложения «Окружности»

197

5. Объектная модель Delphi Pascal

Кроме указанны х компонент прилож ение будет использовать стандартный диалог выбора цвета. При визуальном проектировании формы этот диалог в виде условного изображения добавляется в форму и в нужный момент программно инициируется. Имя этого компонента также настраивается через Инспектор Объектов (Name:=ColorDialog).

Интерфейс может находиться в двух состояниях: ожидание действий пользователя, связанных с рисованием, и ожидание выбора цвета (в диалоге выбора цвета). Граф состояний интерфейса, содержащий привязку к событиям, доступным при разработке приложения в Delphi, приведен на рис. 5.3.

Обработчик события С 1 (M ainForm Activate) должен устанавливать цвет фона и исходный цвет рисования.

Обработчик события С2 (Im ageM ouseDown) определив, что нажата именно левая клавиша, должен рисовать круг с заданным радиусом текущим цветом контура и центром в точке местонахождения курсора мыши.

Обработчик события СЗ (ColorB uttonClick) должен активизировать диалог выбора цвета. После завершения этого диалога он должен проверять, существует ли объект класса Окружность, и если такой объект существует, то перерисовывать его установленным цветом.

Событие С4 будет обрабатываться диалогом выбора цвета. Обработчик события С5 (UpDownClick) должен проверять, существует

ли объект класса Окружность, и если такой объект существует; то стирать старое изображение и выводить новое с изменением размера.

О бработчик собы тия С6 (E x itB u tto n C lic k ) долж ен заверш ать приложение.

Диаграмма класса TMainForm, наследуемого от стандартного класса TForm и включающего объектные поля стандартных классов Delphi, приведена на рис. 5.4, а.

Изменение размера

События:

С1 - открытие окна; С2 - нажатие левой клавиши

мыши над полем рисования; СЗ - нажатие кнопки Цвет; С4 - завершение диалога

выбора цвета; С5 - нажатие кнопок уменыпе-

ния/увеличения радиуса; С6 - нажатие кнопки Выход.

Рисование

Рис. 5.3. Граф состояний интерфейса

198

TImage

Рис. 5.4. Диаграммы разрабатываемых классов

Класс TM yCircle (рис. 5.4, б) в соответствии с правилами Delphi наследуется от TObject. Он добавляет поля для хранения координат центра окружности (х,у), ее радиуса г, цвета Color и имени компонента Image, на холсте которого нарисована окружность. Набор методов в основном определяется перечнем сообщений, на которые должен реагировать объект данного класса (см. рис. 5.2). Дополнительно переопределим метод Create, чтобы использовать его для инициализации полей объекта при создании. Кроме этого, целесообразно определить метод Clear для стирания нарисованной окружности при изменении ее размера или цвета.

Определим тип доступа для всех компонентов класса: все поля и метод Clear, к которому не требуется доступ извне, объявим в секции private (внутренние), а все остальные компоненты - в секции public.

Объявление класса TMyCircle выполним в отдельном модуле Circul:

Unit Circul;

Interface

Uses extctrIs,Graphics; Type TMyCircle=class

private

x, y, r: Word; {координаты центра и радиус окружности}

Color:TColor; {цвет}

Image:Timage; {поле для рисования} Procedure Clear; {стирание окружности}

public

Constructor Create(aImage:TImage; ax,ay,ar:Word; aColor:TColor); {конструктор}

199

Теперь переходим к программированию обработчиков событий, при наступлении которых должны выполняться основные операции приложения. Ниже приводится текст модуля Main, соответствующего форме TMainForm.

Unit Main;

Interface

Uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls, ComCtrls;

Type

TMainForm = class(TForm)

200