8. Класове

План:
Използване на класове и обекти
Обособяване на класове
Капсулиране на данните
Член-функции
Конструктори по подразбиране и с параметри
Достъп до полетата с данни
Сравняване на член-функции с обикновени функции

** Използване на класове и обекти (преговор)

В лекциите до тук за класовете са разгледани:

- конструиране на обект:
string name;   // конструира (създава, дефинира) низа name с дължина 0
Employee harry("Hacher, Harry", 350); // дефинира обекта harry
Time t(10, 10, 5); // дефинира момента t като 10:10:05       

- извеждане (получаване) на информация (данни) за обект:
cout << name.length();    // дължината на низа name
cout << harry.get_name(); // името на обекта harry 
cout << t.hours();        // часовете в (на) момента t

- модифициране (променяне на данните) на обект:
harry.set_salary(380); // задава нова заплата 380 на обекта harry
t.add_seconds(20);     // добавя 20 секунди към времето на обекта t
  
Въведени са и основните понятия конструктор, член-функция и операция точка.

int main()
{ 
   string best_name = "";    // име
   double best_price = 0;    // цена
   int best_score = 0;       // оценка
   bool more = true;
 
   while (more)
   {  string next_name;   // име
      double next_price;  // цена
      int next_score;     // оценка
 
      cout << "Please enter the model name: ";
      getline(cin, next_name);
      cout << "Please enter the price: ";
      cin >> next_price;
      cout << "Please enter the score: ";
      cin >> next_score;
      string remainder; /* read remainder of line */
      getline(cin, remainder);
 
      if (next_price != 0)
      {  if (best_price == 0 or
            next_score/next_price > best_score/best_price)
         {  best_name = next_name;
            best_price = next_price;
                       best_score = next_score;
         }
      }
 
      cout << "More data? (y/n) ";
      string answer;
      getline(cin, answer);
      if (answer != "y") more = false;
   }
   cout << "The best bang for the buck is " << best_name
      << " (Score: " << best_score
      << " Price: " << best_price << ")\n";
   return 0;
}

Множествата от променливи за име (name), цена (price) и оценка (score) описват един продукт и можем да ги обединим в един клас (Product).

** Интерфейс и капсулиране, членове-функции.

Интерфейсът на класа се състои от всички членове-функции, които ще обработват обектите от този клас.
За нашия пример:

• class Product {
  public:
     Product();    // конструктор
     void read();  // четене на данни за обекта
     bool is_better_than(Product b) const; // сравняване на обекти
     void print() const;  // отпечетване на данните на обекта
  private:
     implementation details
  };

Ключови думи, секции, декларации на член-функции, блок на класа, синтаксис.

** Второ програмно решение на задачата с използване на класове.

// product2.cpp
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

/* ДЕФИНИЦИЯ НА КЛАСА */
class Product  {
public:                 /* интерфейс, открита част */
   /* декларации на член-функциите на класа */
   Product();                        /* създава нов продукт */
   void read();                      /* чете продукт        */
   bool is_better_than(Product b) const;/* сравнява продукти */
   void print() const;               /* отпечатва продукт   */
private:               /* капсулиране, скрита част, данни на класа */
   string name;                      /* скрита данна name */
   double price;                     /* скрита данна price */
   int score;                        /* скрита данна score */
};
 
/* ИЗПОЛЗВАНЕ НА КЛАСА */
int main()
{  Product best;       /* дефиниране на обектa best от класа */
   bool more = true;
 
   while (more)
   {  Product next;   /* дефиниране на обектa next от класа */
      next.read();    /* извикване на член-функция read на класа */
      if (next.is_better_than(best)) best = next;
 
      cout << "More data? (y/n) ";
      string answer;
      getline(cin, answer);
      if (answer != "y") more = false;
   }
 
   cout << "The best bang for the buck is ";
   best.print();        /* извикване на член-функция print на класа */
   return 0;
}
 
/* РЕАЛИЗАЦИЯ НА КЛАСА */
/* дефиниция на конструктор */
Product::Product()
{ price = 10000;
  score = 0;
}
 
/* дефиниция на член-функция мутатор (set-функция) */
void Product::read()
{  cout << "Please enter the model name: ";
   getline(cin, name);
   cout << "Please enter the price: ";
   cin >> price;
   cout << "Please enter the score: ";
   cin >> score;
   string remainder;
   getline(cin, remainder);
}
 
/* дефиниция на член-функция за достъп (get-функция) */
bool Product::is_better_than(Product b) const
{  if (price == 0) return false;
    if (b.price == 0) return true;
    if (score/price > b.score/b.price) return true;
    return false;
}
 
/* дефиниция на член-функция за достъп (get-функция) */
void Product::print() const
{ cout << name
       << " Price: " << price
       << " Score: " << score << "\n";
}
/* КРАЙ на файла, съдържащ текста на програмата */ 

Синтаксис на дефиниция на член-функция: тип на върнатата стойност, име на клас, ::, име на член-функция, параметри на функция.

Видове член-функции:

- set-функции (мутатори) - променят (стойността на) неявния си параметър (данните на обекта):
декларация:   void read();
извикване:   next.read();

• Само конструкторът на класа и член-функциите на класа имат достъп до частните членове на класа (данните на обекта).
• Скриването на данните (от външни функции) се нарича капсулиране (encapsulation).
• Капсулирането на данните налага индиректно използване на данните от външни за класа функции - чрез публичните член-функции, което предпазва данните от повреда (невалидни данни).

class Time {
public:
   Time();
   Time(int h, int m, int s);
   void add_seconds(long s);

   long seconds_from(Time t) const;
   int get_seconds() const;
   int get_minutes() const;
   int get_hours() const;
private:
   int hours;   /* conjecture */
   int minutes; /* conjecture */
   int seconds; /* conjecture */
};

Time liftoff(19, 30, 0);
/* liftoff is delayed by six hours */
/* won't compile, but suppose it did */
liftoff.hours = liftoff.hours + 6;

* Полета с данни - обекти от други класове.

Пример: Към класа Employee добавяме още данни - времето на пристигане на работа и времето на тръгване от работа.
 
class Employee {
public:
   Employee(string n, double sal, int arr, int leav);
   ...
private:
   string name;
   double salary;
   Time arrive;
   Time leave;
};

Employee::Employee(string n, double sal, int arr, int leav)
{ name = n;
  salary = sal;
  arrive = Time(arr, 0, 0);
  leave = Time(leav, 0, 0);
}
 
Класът Employee съдържа  членове-данни arrive и leave, които са обекти от клас Time.
Начални стойности на тези обекти се задават от конструкторите на съответните класове.

** Достъп до полетата с данни

* Само членовете-функции имат достъп до скритите полета с данни (в секция private).

    string Employee::get_name() const
    { return name; }.  // данна name
 
    void Employee::set_salary(double new_salary)
    { salary = new_salary;  // данна salary
    }

Представянето на данните на класа (напр. клас Employee) е скрито от потребителя на класа (напр. функция main).
Потребителят на класа знае само интерфейса на класа - публичните член-функции с типовете на техните параметри и върнати стойности.

Пример: Класът Time, написан от Кай Хорстман (3. Низове и обекти).

class Time {
public:
   Time();
   Time(int h, int m, int s);
   void add_seconds(long s);

   long seconds_from(Time t) const;
   int get_seconds() const;
   int get_minutes() const;
   int get_hours() const;
private:
   long time_in_secs;
};

Реализациите (дефинициите) на член-функциите също са скрити за потребителя на класа.

Пример: Дефиниции на член-функции на класа Time.

Time::Time(int hour, int min, int sec)
{  
	time_in_secs = 60 * 60 * hour + 60 * min + sec;
}
 
int Time::get_minutes() const
{  
	return (time_in_secs / 60) % 60;
}
 
int Time::seconds_from(Time t) const
{  
	return time_in_secs - t.time_in_secs;
}

** Сравняване на член-функции с обикновени функции.
 
Примери: Отпечатване на името и заплатата на служител (обект от клас Employee), реализирано с три различни функции:
 
-- член-функция с използване на достъп до скритите данни name и salary:
   void Employee::print() const
   { cout << "Name: " << name << "    "
          << "Salary: " << salary << "\n";
   }
-- член-функция с използване на член-функции (за достъп) от същия клас get_name и get_salary:
   void Employee::print() const
   { cout << "Name: " << get_name() << "    "
          << "Salary: " << get_salary() << "\n";
   }
-- външна за класа функция с параметър константен псевдоним от клас Employee:
   void print(const Employee &emp)
   { cout << "Name: " << emp.get_name() << "    "
          << "Salary: " << emp.get_salary() << "\n";
   } 

Пример: Разширена реализация на клас Employee с две реализации на функция raise_salary за увеличаване на заплатата на служител: член-функция на класа Employee и обикновена функция с параметър от тип Employee.

** Разделяне програмата на:
-- заглавен файл (product.h),
-- дефиниции на функциите на класа (product.cpp),
-- използване на обекти от класа (prodtest.cpp).

Разделна компилация (за упражненията).