Создание объектов

В Турбо Паскале для создания объектов используются три зарезервированных слова: object, constructor, destructor к три стандартные директивы: private, public и virtual.

Зарезервированное слово object используется для описания объекта. Описание объекта должно помещаться в разделе описания типов:

type

MyObject = object

(Поля объекта}

{Методы объекта} 

end ;

Если объект порождается от какого-либо родителя, имя родителя указывается в круглых скобках сразу за словом object:

type

MyDescendantObject = object(MyObject)

.

.

end;

Любой объект может иметь сколько угодно потомков, но только одного родителя, что позволяет создавать иерархические деревья наследования объектов.

Для нашей учебной задачи создадим объект-родитель TGraphObject, в рамках которого будут инкапсулированы поля и методы, общие для всех остальных объектов:

type

TGraphObj = object

Private {Поля объекта будут скрыты от пользователя}

X,Y: Integer; {Координаты реперной точки}

Color: Word; {Цвет фигуры} 

Public {Методы объекта будут доступны пользователю}

Constructor Init(aX,aY: Integer; aColor: Word);

{Создает экземпляр объекта}

Procedure Draw(aColor: Word); Virtual;

{Вычерчивает объект заданным цветом aColor}

Procedure Show;

{Показывает объект - вычерчивает его цветом Color}

Procedure Hide;

{Прячет объект - вычерчивает его цветом фона} 

Procedure MoveTo(dX,dY: Integer);

{Перемещает объект в точку с координатами X+dX и Y+dY}

end; {Конец описания объекта TGraphObj}

В дальнейшем предполагается создать объекты-потомки от TGraphObj, реализующие все специфические свойства точки, линии, окружности и прямоугольника. Каждый из этих графических объектов будет характеризоваться положением на экране (поля X и Y) и цветом (поле Color). С помощью метода Draw он будет способен отображать себя на экране, а с помощью свойств «показать себя» (метод Show) и «спрятать себя» (метод Hide) сможет перемещаться по экрану (метод MoveTo). Учитывая общность свойств графических объектов, мы объявляем абстрактный объект TGraphObj, который не связан с конкретной графической фигурой. Он объединяет в себе все общие поля и методы реальных фигур и будет служить родителем для других объектов.

Директива Private в описании объекта открывает секцию описания скрытых полей и методов. Перечисленные в этой секции элементы объекта «не видны» программисту, если этот объект он получил в рамках библиотечного ТР(/-модуля. Скрываются обычно те поля и методы, к которым программист (в его же интересах!) не должен иметь непосредственного доступа. В нашем примере он не может произвольно менять координаты реперной точки (X.Y), т.к. это не приведет к перемещению объекта. Для изменения полей X и Y предусмотрены входящие в состав объекта методы Init и MoveTo. Скрытые поля и методы доступны в рамках той программной единицы (программы или модуля), где описан соответствующий объект. В дальнейшем предполагается, что программа будет использовать модуль GraphObj с описанием объектов. Скрытые поля будут доступны в модуле GraphObj, но недоступны в использующей его основной программе. Разумеется, в рамках реальной задачи создание скрытых элементов объекта вовсе необязательно. Я ввел их в объект TGraphObj лишь для иллюстрации возможностей ООП.

Директива public отменяет действие директивы private, поэтому все следующие за public элементы объекта доступны в любой программной единице. Директивы private и public могут произвольным образом чередоваться в пределах одного объекта.

Вариант объявления объекта TGraphObj без использования механизма private...public:

type

TGraphObj = object

X,Y: Integer;

Color: Word;

Constructor Init(aX,aY: Integer; aColor: Word);

Procedure Draw(aColor: Word); Virtual;

Procedure Show;

Procedure Hide;

Procedure MoveTo(dX,dY: Integer); 

end;

Описания полей ничем не отличаются от описания обычных переменных. Полями могут быть любые структуры данных, в том числе и другие объекты. Используемые в нашем примере поля X и Y содержат координату реперной (характерной) точки графического объекта, а поле Color - его цвет. Реперная точка характеризует текущее положение графической фигуры на экране и, в принципе, может быть любой ее точкой.

В нашем примере она совпадает с координатами точки в описываемом ниже объекте TPoint, с центром окружности в объекте TCircle, первым концом прямой в объекте TLine и с левым верхним углом прямоугольника в объекте TRect.

Для описания методов в ООП используются традиционные для Паскаля процедуры и функции, а также особый вид процедур - конструкторы и деструкторы. Конструкторы предназначены для создания конкретного экземпляра объекта, ведь объект - это тип данных, т.е. «шаблон», по которому можно создать сколько угодно рабочих экземпляров данных объектного типа (типа TGraphOhj, например). Зарезервированное слово constructor, используемое в заголовке конструктора вместо procedure, предписывает компилятору создать особый код пролога, с помощью которого настраивается так называемая таблица виртуальных методов (см. ниже). Если в объекте нет виртуальных методов, в нем может не быть ни одного конструктора, наоборот, если хотя бы один метод описан как виртуальный (с последующим словом Virtual, см. метод Draw), в состав объекта должен входить хотя бы один конструктор и обращение к конструктору должно предшествовать обращению к любому виртуальному методу.

Типичное действие, реализуемое конструктором, состоит в наполнении объектных полей конкретными значениями. Следует заметить, что разные экземпляры одного и того же объекта отличаются друг от друга только содержимым объектных полей, в то время как каждый из них использует одни и те же объектные методы. В нашем примере конструктор Init объекта TGraphObj получает все необходимые для полного определения экземпляра данные через параметры обращения аХ, аY и aColor.

Процедура Draw предназначена для вычерчивания графического объекта. Эта процедура будет реализовываться в потомках объекта TGraphObj по-разному. Например, для визуализации точки следует вызвать процедуру PutPixel, для вычерчивания линии - процедуру Line и т.д. В объекте TGraphObj процедура Draw определена как виртуальная («воображаемая»). Абстрактный объект TGraphObj не предназначен для вывода на экран, однако наличие процедуры Draw в этом объекте говорит о том, что любой потомок TGraphObj должен иметь собственный метод Draw, с помощью которого он может показать себя на экране.

При трансляции объекта, содержащего виртуальные методы, создается так называемая таблица виртуальных методов (ТВМ), количество элементов которой равно количеству виртуальных методов объекта. В этой таблице будут храниться адреса точек входа в каждый виртуальный метод. В нашем примере ТВМ объекта TGraphObj хранит единственный элемент - адрес метода Draw. Первоначально элементы ТВМ не содержат конкретных адресов. Если бы мы создали экземпляр объекта TGraphObj с помощью вызова его конструктора Init, код пролога конструктора поместил бы в ТВМ нужный адрес родительского метода Draw. Далее мы создадим несколько потомков объекта TGraphObj. Каждый из них будет иметь собственный конструктор, с помощью которого ТВМ каждого потомка настраивается так, чтобы ее единственный элемент содержал адрес нужного метода Draw. Такая процедура называется поздним связыванием объекта. Позднее связывание позволяет методам родителя обращаться к виртуальным методам своих потомков и использовать их для реализации специфичных для потомков действий.

Наличие в объекте TGraphObj виртуального метода Draw позволяет легко реализовать три других метода объекта: чтобы показать объект на экране в методе Show, вызывается Draw с цветом aColor, равным значению поля Color, а чтобы спрятать графический объект, в методе Hide вызывается Draw со значением цвета GetBkColor, т.е. с текущим цветом фона.

Рассмотрим реализацию перемещения объекта. Если потомок TGraphObj (например, TLine) хочет переместить себя на экране, он обращается к родительскому методу MoveTo. В этом методе сначала с помощью Hide объект стирается с экрана, а затем с помощью Show показывается в другом месте. Для реализации своих действий и Hide, и Show обращаются к виртуальному методу Draw. Поскольку вызов MoveTo происходит в рамках объекта TLine, используется ТВМ этого объекта и вызывается его метод Draw, вычерчивающий прямую. Если бы перемешалась окружность, ТВМ содержала бы адрес метода Draw объекта TCircle и визуализация-стирание объекта осуществлялась бы с помощью этого метода.