Стенли Липпман - Язык программирования C++. Пятое издание

Классы в языке С++ используются для определения собственных типов данных. Определение типов, отражающих концепции решаемых задач, позволяет существенно упростить написание, отладку и модификацию программ.

В этой главе будет продолжено описание классов, начатое в главе 2. Основное внимание здесь уделяется важности абстракции данных, позволяющей отделять реализацию объекта от операций, в которых объект может участвовать. В главе 13 будет описано, как контролировать происходящее при копировании, перемещении, присвоении и удалении объекта, а в главе 14 рассматривается определение собственных операторов.

Фундаментальными идеями , лежащими в основе концепции классов (class), являются абстракция данных (data abstraction) и инкапсуляция (encapsulation). Абстракция данных — программный подход, полагающийся на разделение интерфейса (interface) и реализации (implementation). Интерфейс класса состоит из операций, которые пользователь класса может выполнить с его объектом. Реализация включает переменные-члены класса, тела функций, составляющих интерфейс, а также любые функции, которые нужны для определения класса, но не предназначены для общего использования.

Инкапсуляция обеспечивает разделение интерфейса и реализации класса. Инкапсулируемый класс скрывает свою реализацию от пользователей, которые могут использовать интерфейс, но не имеют доступа к реализации класса.

Класс, использующий абстракцию данных и инкапсуляцию, называют абстрактным типом данных (abstract data type). Внутренняя реализация абстрактного типа данных заботит только его разработчика. Программисты, которые используют этот класс, не обязаны ничего знать о том, как внутренне работает этот тип. Они могут рассматривать его как абстракцию .

Класс Sales_item, использованный в главе 1, является абстрактным типом данных. При использовании объекта класса Sales_itemзадействовался его интерфейс (т.е. операции, описанные в разделе 1.5.1). Мы не имели доступа к переменным-членам, хранящимся в объекте класса Sales_item. На самом деле нам даже не было известно, какие переменные-члены имеет этот класс.

Наш класс Sales_data(см. раздел 2.6.1) не был абстрактным типом данных. Он позволяет пользователям обращаться к его переменным-членам и вынуждает пользователей писать собственные операции. Чтобы сделать класс Sales_dataабстрактным типом, необходимо определить операции, доступные для его пользователей. Как только класс Sales_dataопределит собственные операции, мы сможем инкапсулировать (т.е. скрыть) его переменные-члены.

В конечном счете хочется, чтобы класс Sales_dataподдержал тот же набор операций, что и класс Sales_item. У класса Sales_itemбыла одна функция-член (member function) (см. раздел 1.5.2) по имени isbn, а также поддерживались операторы +, =, +=, <<и >>.

Определение собственных операторов рассматривается в главе 14, а пока определим обычные (именованные) функции для этих операций. По причинам, рассматриваемым в разделе 7.1.5, функции, осуществляющие сложение и операции ввода-вывода, не будут членами класса Sales_data. Мы определим эти функции как обычные. Функция, выполняющая составное присвоение, будет членом класса, и по причинам, рассматриваемым в разделе 7.1.5, наш класс не должен определять присвоение.

Таким образом, интерфейс класса Sales_dataсостоит из следующих операций.

• Функция-член isbn(), возвращающая ISBN объекта.

• Функция-член combine(), добавляющая один объект класса Sales_dataк другому.

• Функция add(), суммирующая два объекта класса Sales_data.

• Функция read(), считывающая данные из потока istreamв объект класса Sales_data.

• Функция print(), выводящая значение объекта класса Sales_dataв поток ostream.

Пользователями (user) программисты обычно называют людей, использующих их приложения. Аналогично разработчик класса реализует его для пользователей класса. В данном случае пользователем является другой программист, а не конечный пользователь приложения.

Когда упоминается пользователь , имеющееся в виду лицо определяет контекст употребления термина. Если речь идет о пользовательском коде или пользователе класса Sales_data, то подразумевается программист, который использует класс. Если речь идет о пользователе приложения книжного магазина, то подразумевается менеджер склада, использующий приложение.