Можно ли в методах использовать классы

Классы в C++ — урок 10

Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.

Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students.

class Students { // Имя студента std::string name; // Фамилия std::string last_name; // Пять промежуточных оценок студента int scores[5]; // Итоговая оценка за семестр float average_ball; };

Основные понятия

Классы в программировании состоят из свойств и методов. Свойства — это любые данные, которыми можно характеризовать объект класса. В нашем случае, объектом класса является студент, а его свойствами — имя, фамилия, оценки и средний балл.

У каждого студента есть имя — name и фамилия last_name . Также, у него есть промежуточные оценки за весь семестр. Эти оценки мы будем записывать в целочисленный массив из пяти элементов. После того, как все пять оценок будут проставлены, определим средний балл успеваемости студента за весь семестр — свойство average_ball.

Методы — это функции, которые могут выполнять какие-либо действия над данными (свойствами) класса. Добавим в наш класс функцию calculate_average_ball(), которая будет определять средний балл успеваемости ученика.

• Методы класса — это его функции.
• Свойства класса — его переменные.

class Students { public: // Функция, считающая средний балл void calculate_average_ball() { int sum = 0; // Сумма всех оценок for (int i = 0; i < 5; ++i) { sum += scores[i]; } // считаем среднее арифметическое average_ball = sum / 5.0; } // Имя студента std::string name; // Фамилия std::string last_name; // Пять промежуточных оценок студента int scores[5]; private: // Итоговая оценка за семестр float average_ball; };

Функция calculate_average_ball() просто делит сумму всех промежуточных оценок на их количество.

Модификаторы доступа public и private

Все свойства и методы классов имеют права доступа. По умолчанию, все содержимое класса является доступным для чтения и записи только для него самого. Для того, чтобы разрешить доступ к данным класса извне, используют модификатор доступа public. Все функции и переменные, которые находятся после модификатора public, становятся доступными из всех частей программы.

Закрытые данные класса размещаются после модификатора доступа private. Если отсутствует модификатор public, то все функции и переменные, по умолчанию являются закрытыми (как в первом примере).

Обычно, приватными делают все свойства класса, а публичными — его методы. Все действия с закрытыми свойствами класса реализуются через его методы. Рассмотрим следующий код.

class Students { public: // Установка среднего балла void set_average_ball(float ball) { average_ball = ball; } // Получение среднего балла float get_average_ball() { return average_ball; } std::string name; std::string last_name; int scores[5]; private: float average_ball; };

Мы не можем напрямую обращаться к закрытым данными класса. Работать с этими данными можно только посредством методов этого класса. В примере выше, мы используем функцию get_average_ball() для получения средней оценки студента, и set_average_ball() для выставления этой оценки.

Функция set_average_ball() принимает средний балл в качестве параметра и присваивает его значение закрытой переменной average_ball. Функция get_average_ball() просто возвращает значение этой переменной.

Программа учета успеваемости студентов

Создадим программу, которая будет заниматься учетом успеваемости студентов в группе. Создайте заголовочный файл students.h, в котором будет находиться класс Students.

/* students.h */ #include <string> class Students { public: // Установка имени студента void set_name(std::string student_name) { name = student_name; } // Получение имени студента std::string get_name() { return name; } // Установка фамилии студента void set_last_name(std::string student_last_name) { last_name = student_last_name; } // Получение фамилии студента std::string get_last_name() { return last_name; } // Установка промежуточных оценок void set_scores(int student_scores[]) { for (int i = 0; i < 5; ++i) { scores[i] = student_scores[i]; } } // Установка среднего балла void set_average_ball(float ball) { average_ball = ball; } // Получение среднего балла float get_average_ball() { return average_ball; } private: // Промежуточные оценки int scores[5]; // Средний балл float average_ball; // Имя std::string name; // Фамилия std::string last_name; };

Мы добавили в наш класс новые методы, а также сделали приватными все его свойства. Функция set_name() сохраняет имя студента в переменной name, а get_name() возвращает значение этой переменной. Принцип работы функций set_last_name() и get_last_name() аналогичен.

Функция set_scores() принимает массив с промежуточными оценками и сохраняет их в приватную переменную int scores[5].

Теперь создайте файл main.cpp со следующим содержимым.

/* main.cpp */ #include <iostream> #include «students.h» int main() { // Создание объекта класса Student Students student; std::string name; std::string last_name; // Ввод имени с клавиатуры std::cout << «Name: «; getline(std::cin, name); // Ввод фамилии std::cout << «Last name: «; getline(std::cin, last_name); // Сохранение имени и фамилии в объект класса Students student.set_name(name); student.set_last_name(last_name); // Оценки int scores[5]; // Сумма всех оценок int sum = 0; // Ввод промежуточных оценок for (int i = 0; i < 5; ++i) { std::cout << «Score » << i+1 << «: «; std::cin >> scores[i]; // суммирование sum += scores[i]; } // Сохраняем промежуточные оценки в объект класса Student student.set_scores(scores); // Считаем средний балл float average_ball = sum / 5.0; // Сохраняем средний балл в объект класса Students student.set_average_ball(average_ball); // Выводим данные по студенту std::cout << «Average ball for » << student.get_name() << » » << student.get_last_name() << » is » << student.get_average_ball() << std::endl; return 0; }

В самом начале программы создается объект класса Students. Дело в том, что сам класс является только описанием его объекта. Класс Students является описанием любого из студентов, у которого есть имя, фамилия и возможность получения оценок.

Объект класса Students характеризует конкретного студента. Если мы захотим выставить оценки всем ученикам в группе, то будем создавать новый объект для каждого из них. Использование классов очень хорошо подходит для описания объектов реального мира.

После создания объекта student, мы вводим с клавиатуры фамилию, имя и промежуточные оценки для конкретного ученика. Пускай это будет Вася Пупкин, у которого есть пять оценок за семестр — две тройки, две четверки и одна пятерка.

Введенные данные мы передаем set-функциям, которые присваивают их закрытым переменным класса. После того, как были введены промежуточные оценки, мы высчитываем средний балл на основе этих оценок, а затем сохраняем это значение в закрытом свойстве average_ball, с помощью функции set_average_ball().

Скомпилируйте и запустите программу.

Отделение данных от логики

Вынесем реализацию всех методов класса в отдельный файл students.cpp.

/* students.cpp */ #include <string> #include «students.h» // Установка имени студента void Students::set_name(std::string student_name) { Students::name = student_name; } // Получение имени студента std::string Students::get_name() { return Students::name; } // Установка фамилии студента void Students::set_last_name(std::string student_last_name) { Students::last_name = student_last_name; } // Получение фамилии студента std::string Students::get_last_name() { return Students::last_name; } // Установка промежуточных оценок void Students::set_scores(int scores[]) { for (int i = 0; i < 5; ++i) { Students::scores[i] = scores[i]; } } // Установка среднего балла void Students::set_average_ball(float ball) { Students::average_ball = ball; } // Получение среднего балла float Students::get_average_ball() { return Students::average_ball; }

А в заголовочном файле students.h оставим только прототипы этих методов.

/* students.h */ #pragma once /* Защита от двойного подключения заголовочного файла */ #include <string> class Students { public: // Установка имени студента void set_name(std::string); // Получение имени студента std::string get_name(); // Установка фамилии студента void set_last_name(std::string); // Получение фамилии студента std::string get_last_name(); // Установка промежуточных оценок void set_scores(int []); // Установка среднего балла void set_average_ball(float); // Получение среднего балла float get_average_ball(); private: // Промежуточные оценки int scores[5]; // Средний балл float average_ball; // Имя std::string name; // Фамилия std::string last_name; };

Такой подход называется абстракцией данных — одного из фундаментальных принципов объектно-ориентированного программирования. К примеру, если кто-то другой захочет использовать наш класс в своем коде, ему не обязательно знать, как именно высчитывается средний балл. Он просто будет использовать функцию calculate_average_ball() из второго примера, не вникая в алгоритм ее работы.

Над крупными проектами обычно работает несколько программистов. Каждый из них занимается написанием определенной части продукта. В таких масштабах кода, одному человеку практически нереально запомнить, как работает каждая из внутренних функций проекта. В нашей программе, мы используем оператор потокового вывода cout, не задумываясь о том, как он реализован на низком уровне. Кроме того, отделение данных от логики является хорошим тоном программирования.

В начале обучения мы говорили о пространствах имен (namespaces). Каждый класс в C++ использует свое пространство имен. Это сделано для того, чтобы избежать конфликтов при именовании переменных и функций. В файле students.cpp мы используем оператор принадлежности :: перед именем каждой функции. Это делается для того, чтобы указать компилятору, что эти функции принадлежат классу Students.

Создание объекта через указатель

При создании объекта, лучше не копировать память для него, а выделять ее в в куче с помощью указателя. И освобождать ее после того, как мы закончили работу с объектом. Реализуем это в нашей программе, немного изменив содержимое файла main.cpp.

/* main.cpp */ #include <iostream> #include «students.h» int main() { // Выделение памяти для объекта Students Students *student = new Students; std::string name; std::string last_name; // Ввод имени с клавиатуры std::cout << «Name: «; getline(std::cin, name); // Ввод фамилии std::cout << «Last name: «; getline(std::cin, last_name); // Сохранение имени и фамилии в объект класса Students student->set_name(name); student->set_last_name(last_name); // Оценки int scores[5]; // Сумма всех оценок int sum = 0; // Ввод промежуточных оценок for (int i = 0; i < 5; ++i) { std::cout << «Score » << i+1 << «: «; std::cin >> scores[i]; // суммирование sum += scores[i]; } // Сохраняем промежуточные оценки в объект класса Student student->set_scores(scores); // Считаем средний балл float average_ball = sum / 5.0; // Сохраняем средний балл в объект класса Students student->set_average_ball(average_ball); // Выводим данные по студенту std::cout << «Average ball for » << student->get_name() << » » << student->get_last_name() << » is » << student->get_average_ball() << std::endl; // Удаление объекта student из памяти delete student; return 0; }

При создании статического объекта, для доступа к его методам и свойствам, используют операция прямого обращения — «.» (символ точки). Если же память для объекта выделяется посредством указателя, то для доступа к его методам и свойствам используется оператор косвенного обращения — «->».

Конструктор и деструктор класса

Конструктор класса — это специальная функция, которая автоматически вызывается сразу после создания объекта этого класса. Он не имеет типа возвращаемого значения и должен называться также, как класс, в котором он находится. По умолчанию, заполним двойками массив с промежуточными оценками студента.

class Students { public: // Конструктор класса Students Students(int default_score) { for (int i = 0; i < 5; ++i) { scores[i] = default_score; } } private: int scores[5]; }; int main() { // Передаем двойку в конструктор Students *student = new Students(2); return 0; }

Мы можем исправить двойки, если ученик будет хорошо себя вести, и вовремя сдавать домашние задания. А на «нет» и суда нет 🙂

Деструктор класса вызывается при уничтожении объекта. Имя деструктора аналогично имени конструктора, только в начале ставится знак тильды ~. Деструктор не имеет входных параметров.

#include <iostream> class Students { public: // Деструктор ~Students() { std::cout << «Memory has been cleaned. Good bye.» << std::endl; } }; int main() { Students *student = new Students; // Уничтожение объекта delete student; return 0; }

Следующий урок: Конструкторы и деструкторы классов в C++ →.

Источник