Классы содержащие другие классы в качестве данных-членов
Нет ничего необычного в построении сложного класса путем объявления более простых классов и последующего включения их в объявление сложного класса. Например, можно объявить класс колеса, класс мотора, класс коробки передач и т.д., а затем объединить их в класс автомобиля. Тем самым объявляются и взаимоотношения между классами. Автомобиль имеет мотор, колеса и коробку передач.
Рассмотрим второй пример. Прямоугольник состоит из линий. Линия определяется двумя точками. Каждая точка определяется координатами x и у. В листинге 6.8 показано объявление класса Rectangle, которое содержится в файле RECTANGLE.hpp. Поскольку прямоугольник определяется четырьмя линиями, соединяющими четыре точки, и каждая точка имеет координаты на графике, то сначала будет объявлен класс Point для хранения координат x,y каждой точки. Листинг 6.9 содержит объявления обоих классов.
Листинг 6.8. Объявление классов точки и прямоугольника
1: // Начало файла Rect.hpp
2: #include <iostream.h>
3: class Point // хранит координаты x,y
4: {
5: // нет конструктора, используется конструктор по умолчанию
6: public:
7: void SetX(int x) { itsX = x; >
8: void SetY(int у) { itsY = у; }
9: int GetX() const < return itsX;}
10: int GetY() const { return itsY;}
11: private:
12: int itsX;
13: int itsY;
14: }; // конец объявления класса Point
15:
16:
17: class Rectangle
18: {
19: public:
20: Rectangle(int top, int left, int bottom, int right):.;
21: ~Rectangle() {}
22:
23: int GetTop() const { return itsTop; }
24: int GetLeft() const { return itsLeft; }
25: int GetBottom() const { return itsBottom; }
26: int GetRight() const { return itsRight; }
27:
28: Point GetUpperLeft() const { return itsUpperLeft; }
29: Point GetLowerLeft() const { return itsLowerLeft; }
30: Point GetUpperRight() const { return itsUpperRight; }
31: Point GetLowerRight() const { return itsLowerRight; }
32:
33: void SetUpperLeft(Point Location) {itsUpperLeft = Location; }
34: void SetLowerLeft(Point Location) {itsLowerLeft = Location; }
35: void SetUpperRight(Point Location) {itsUpperRight = Location; }
36: void SetLowerRight(Point Location) {itsLowerRight = Location; }
37:
38: void SetTop(int top) { itsTop = top; }
39: void SetLeft (int left) { itsLeft = left; }
40: void SetBottorn (int bottom) { itsBottom = bottom; }
41: void SetRight (int right) { itsRight = right; }
42:
43: int GetArea() const;
44:
45: private:
46: Point itsUpperLeft;
47: Point itsUpperRight;
48: Point itsLowerLeft;
49: Point itsLowerRight;
50: int itsTop;
51: int itsLeft;
52: int itsBottom;
53: int itsRight;
54: };
55: // конец файла Rect.hpp
Листинг 6.9. Содержимое файла RECT.cpp
1: // Начало файла rect.cpp
2: #include "rect.hpp"
3: Rectangle::Rectangle(int top, int left, int bottom, int right)
4: {
5: itsTop = top;
6: itsLeft = left;
7: itsBottom = bottom;
8: itsRight = right;
9:
10: itsUpperLeft.SetX(left);
11: itsUpperLeft.SetY(top);
12:
13: itsUpperRight.SetXtright);
14: itsUpperRight.SetY(top);
15:
16: itsLowerLeft.SetX(left);
17: itsLowerLeft.SetY(bottom);
18:
19: itsLowerRight.SetX(right);
20: itsLowerRight.SetY(bottom);
21: }
22:
23:
24: // Вычисляем площадь прямоугольника, отыскивая его стороны
25: // определяем его длину и ширину, а затем перемножаем их
26: int Rectangle::GetArea() const
27: {
28: int Width = itsRignt - itsLeft;
29: int Height = itsTop - itsBottom;
30: return (Width >> Height);
31: }
32:
33: int main()
34: {
35: //инициализируем локальную переменную Rectangle
36: Rectangle MyRectangle (100, 20, 50, 80 );
37:
38: int Area = MyRectangle.GetArea();
39:
40: cout << "Area: " << Area << "\n";
41: cout << "Upper Left X Coordinate:";
42: cout << MyRectangle.GetUpperLeft().GetX();
43: return 0;
44: }
Результат:
Area: 3000
Upper Left X Coordinate: 20
Анализ: В строках 3-14 листинга 6.8 объявляется класс Point, который используется для хранения конкретных координат x,y на графике. В данной программе класс Point практически не используется. Однако в других методах рисования он незаменим.
Внутри объявления класса Point (в строках 12 и 13) объявляются две переменные- члена (itsX и itsY). Эти переменные хранят значения координат точки. При увеличении координаты x мы перемещаемся на графике вправо. При увеличении координаты у мы перемещаемся на графике вверх. В других графиках могут использоваться другие системы координат (с другой ориентацией). Например, в некоторых программах построения окон значение координаты у увеличивается при перемещении в области окна вниз.
В классе Point используются подставляемые inline-функции доступа, предназначенные для чтения и установки координат точек X и Y. Эти функции объявляются в строках 7-10. В объектах класса Point используются стандартные конструктор и деструктор, предоставляемые компилятором по умолчанию. Следовательно, координаты точек должны устанавливаться в программе.
В строке 17 начинается объявление класса Rectangle, который включает четыре точки, представляющие углы прямоугольника.
Конструктор класса Rectangle принимает четыре целочисленных параметра, именуемых top (верхний), left (левый), bottom (нижний) и right (правый). Эти четыре параметра, передаваемые конструктору, копируются в соответствующие четыре пере- менные-члена (см. листинг 6.9), после чего устанавливаются четыре точки (четыре объекта класса Point).
Помимо обычных функций доступа к данным-членам класса, в классе Rectangle предусмотрена функция GetArea(), объявленная в строке 43. Вместо хранения значения площади в виде переменной эта функция вычисляет площадь в строках 28 и 29 листинга 6.9. Для этого сначала вычисляются значения длины и ширины прямоугольника, а затем полученные результаты перемножаются.
Для получения координаты верхнего левого угла прямоугольника нужно получить доступ к точке UpperLeft и запросить ее значение X. Поскольку функция GetUpperLeft() является методом класса Rectangle, она может непосредственно получить доступ к закрытым данным этого класса, включая и доступ к переменной itsUpperLeft. Поскольку переменная itsUpperLeft является объектом класса Point, а переменная itsX этого объекта закрытая, функция GetUpperLeft() не может прямо обратиться к этой переменной. Вместо этого для получения значения переменной itsX она должна использовать открытую функцию доступа GetX().
В строке 33 листинга 6.9 начинается тело основной части программы. До выполнения строки 36 никакой памяти не выделялось и ничего, по сути, не происходило. Все, сделанное до сих пор, служило одной цели — сообщить компилятору, как создается точка и как создается прямоугольник (на случай, если в этом появится необходимость).
В строке 36 определяется прямоугольник (объект класса Rectangle) путем передачи реальных значений для параметров Top, Left, Bottom и Right.
В строке 37 создается локальная переменная Area типа int. Она предназначена для хранения площади созданного прямоугольника. Переменной Area присваивается значение, возвращаемое функцией-членом GetArea() класса Rectangle.
Клиент класса Rectangle может создать объект Rectangle и возвратить его площадь, не заботясь о нюансах выполнения функции GetArea().
В листинге 6.8 показано содержимое заголовочного файла Rect.hpp. Только лишь просмотрев заголовочный файл, который содержит объявление класса Rectangle, программист будет знать, что функция GetArea() возвращает значение типа int. Пользователя класса Rectangle не волнуют "производственные" секреты функции GetArea(). И в самом деле, автор класса Rectangle мог бы спокойно изменить выполнение функции GetArea(), и это бы не повлияло на программы, использующие класс Rectangle.
Вопросы и ответы: Каково различие между объявлением и определением?
Объявление вводит имя некоторого объекта, но не выделяет для него память, а вот с помощью определения как раз и выделяется память для конкретного объекта.
Структуры
Очень близким родственником ключевого слова class является ключевое слово struct, которое используется для объявления структуры. В языке C++ структура — это тот же класс, но с открытыми по умолчанию членами. Структуру можно объявить подобно тому, как объявляется класс, наделив ее такими же переменными-членами и функциями. И в самом деле, если исповедовать хороший стиль программирования и всегда в явном виде объявлять открытые и закрытые разделы класса, то никаких отличий не должно быть.
Попытаемся повторно ввести содержимое листинга 6.8 с учетом следующих изменений:
• в строке 3 заменим объявление class Point объявлением struct Point;
• в строке 17 заменим объявление class Rectangle объявлением struct Rectangle.
Теперь вновь запустим нашу программу и сравним результаты. При этом никакой разницы вы заметить не должны.