Объектно-ориентированное программирование (статья)

== Объектно-ориентированное программирование (статья) ==
Эта статья была скачена в интернете, и к сожалению я не нашёл указаний на авторство.
=== Введение ===
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
Объекты - это крупнейшее достижение в современной технологии программирования. Смеем утверждать, что изобретение и практическая реализация объектов являются подвигом человеческого гения. Это не пустые слова: объекты позволили строить программу не из чудовищных по сложности процедур и функций, а из кирпичиков-объектов, заранее наделенных нужными свойствами. Самое приятное в этом то, что внутренняя сложность объектов скрыта от программиста, он просто пользуется готовым строительным материалом.
Сейчас преимущества использования объектов очевидны для всех. Однако так было всегда. Сначала старая гвардия не поняла и не приняла объекты, поэтому они почти лет потихоньку развивались в различных языках, первыми из которых были Simula 67 и Smalltalk 72. Постепенно объектно-ориентированный подход нашел себе место и в более мощных языках: С++, Turbo Pascal 6.0/7.0, Modula, ADA и множестве других. Блестящим примером реализации объектов была библиотека Turbo Vision, предназначенная для построения пользовательского интерфейса DOS-программ.
Полную победу объекты одержали после воцарения Windows: теперь без них в программировании просто не обойтись. Delphi - не исключение, она в своей основе является объектно-ориентированной и говорить о программировании без объектов про бессмысленно. Чтобы вы не рылись в других книгах, собирая информацию по крохам, мы не поленились и собрали в этой главе все, что нужно знать об объектах Delphi. Для новичка важнейшее здесь: инкапсуляция, наследование, полиморфизм, остальное можно просто просмотреть и возвращаться к материалу по мере накопления опыта. Профессионалу полезно прочитать внимательно все от начала до конца. Так что давайте засучим рукава и приступим к делу.
=== Краеугольные камни ООП ===
==== ФОРМУЛА ОБЪЕКТА ====
Авторы надеются, что читатель помнит кое-что из второй главы и такие понятия, как тип данных, процедура, функция, запись для него не в новинку. Это прекрасно. Та вот, в конце 60-х годов кому-то пришло в голову объединить эти понятия и то, что получилось, назвать объектом. Рассмотрение данных в неразрывной связи с методами их обработки позволило вывести формулу объекта:
 Объект = Данные + Операции
На основании этой формулы была разработана методология объектно-ориентированного программирования (ООП).
==== ПРИРОДА ОБЪЕКТА ====
Об объектах можно думать как о полезных существах, которые «живут» в вашей программе и коллективно решают некоторую прикладную задачу. Вы, как Демиург, лепите этих существ, распределяете между ними обязанности и устанавливаете правила их взаимодействия.
В общем случае каждый объект «помнит» необходимую информацию, «умеет» выполнять некоторый набор действий и характеризуется набором свойств. То, что объект «помнит», хранится в его полях. То, что объект «умеет делать», реализуется в виде его внутренних процедур и функций, называемых методами. Свойства объектов аналогичны свойствам, которые мы наблюдаем у обычных предметов. Значения свойств можно устанавливать и читать. Программно свойства реализуются через поля и методы.
Например, объект «кнопка» имеет свойство «цвет». Значение цвета кнопка запоминает в одном из своих полей. При изменении значения свойства «цвет» вызывается метод, который перерисовывает кнопку.
Кстати, этот пример позволяет сделать важный вывод: свойства имеют первостепенное значение для программиста, использующего объект. Чтобы понять суть и назначение объекта, вы обязательно должны знать его свойства, иногда - методы, очень редко - поля (объект и сам знает, что с ними делать).
==== ОБЪЕКТЫ И КОМПОНЕНТЫ ====
Когда прикладные программы создавались для операционной системы MS-DOS и были консольно-ориентированными, объекты казались пределом развития программирования, поскольку были идеальным средством разбиения сложных задач на простые подзадачи. Однако с появлением графических систем, в частности Windows, программирование пользовательского интерфейса резко усложнилось. Программист в какой-то мере стал дизайнером, а визуальная компоновка и увязка элементов пользовательского интерфейса (кнопок, меток, строк редактора) начали отнимать основную часть времени. И тогда программистам пришла в голову идея визуализировать объекты, объединив программную часть объекта с его видимым представлением на экране дисплея в одно целое. То, что получилось в результате, было названо компонентом.
Компоненты в Delphi - это особые объекты, которые являются строительными кирпичиками среды визуальной разработки и приспособлены к визуальной установке свойств. Чтобы превратить объект в компонент, первый разрабатывается по определенным правилам, а затем помещается в Палитру Компонентов. Конструируя приложение, вы берете компоненты из Палитры Компонентов, располагаете на форме и устанавливаете их свойства в окне Инспектора Объектов. Внешне все выглядит просто, но чтобы достичь такой простоты, потребовалось создать механизмы, обеспечивающие функционирование объектов-компонентов уже на этапе проектирования приложения! Все это было придумано и блестяще реализовано в среде Delphi. Таким образом, компонентный подход значительно упростил создание приложений с графическим пользовательским интерфейсом и дал толчок развитию новой индустрии компонентов.
В данной главе мы рассмотрим лишь вопросы создания и использования объектов, Чуть позже мы научим вас превращать объекты в компоненты.
==== КЛАССЫ ОБЪЕКТОВ ====
Каждый объект всегда принадлежит некоторому классу. Класс - это обобщенное (абстрактное) описание множества однотипных объектов. Объекты являются конкретными представителями своего класса, их принято называть экземплярами класса. Например, класс СОБАКИ - понятие абстрактное, а экземпляр этого класса МОЙ ПЕС БОБИК - понятие конкретное.
==== ТРИ КИТА ООП ====
Весь мир ООП держится на трех китах: инкапсуляции, наследовании и полиморфизме. Для начала о них надо иметь только самое общее представление.
Наблюдаемое в объектах объединение данных и операций в одно целое было обозначено термином инкапсуляция (первый кит ООП). Применение инкапсуляции сделало объекты похожими на маленькие программные модули и обеспечило сокрытие их внутреннего устройства. Для объектов появилось понятие интерфейса, что значительно повысило их надежность и целостность.
Второй кит ООП - наследование. Этот простой принцип означает, что если вы хотите создать новый класс, лишь немногим отличающийся от того, что уже существует, то нет необходимости в переписывании заново всех полей, методов и свойств. Вы объявляете, что новый класс является потомком (или дочерним классом) имеющегося класса, называемого предком (или родительским классом), и добавляете к нему новые поля, методы и свойства. Иными словами добавляется то, что нужно для перехода от общего к частному. Процесс порождения новых классов на основе других классов называется наследованием. Новые классы имеют как унаследованные признаки, так и, возможно, новые. Например, класс СОБАКИ унаследовал многие свойства своих предков - ВОЛКОВ.
Третий кит - это полиморфизм. Он означает, что в производных классах вы можете изменять работу уже существующих в базовом классе методов. При этом весь программный код, управляющий объектами родительского класса, пригоден для управления объектами дочернего класса без всякой модификации. Например, вы можете породить новый класс кнопок с рельефной надписью, переопределив метод отрисовки кнопки. Новую кнопку можно «подсунуть» вместо стандартной в какую-нибудь подпрограмму, вызывающую отрисовку кнопки. При этом подпрограмма «думает», что работает со стандартной кнопкой, но на самом деле кнопка принадлежит производному классу и отображается в новом стиле.
Пока достаточно самого поверхностного понимания всех приведенных выше понятий, ниже мы рассмотрим их подробнее и покажем, как они реализованы в Delphi.
==== КЛАССЫ ====
Delphi поддерживает две модели представления объектов - старую и новую. Старая модель существует лишь для совместимости с более ранними версиями компилятора, в частности с Borland Pascal 7.0, поэтому мы не будем ее рассматривать. Все, что сказано ниже, относится к новой модели представления объектов, более мощной и богатой по своим возможностям.
Для поддержки ООП в язык Object Pascal введены объектные типы данных, с помощью которых одновременно описываются данные и операции над ними. Объектные типы называют классами, а их экземпляры - объектами.
Классы объектов определяются в секции type глобального блока. Описание класса начинается словом class и заканчивается словом end. По форме объявления классы похожи на обычные записи, но помимо полей данных могут содержать объявления пользовательских процедур и функций. Такие процедуры и функции обобщенно называют методами, они предназначены для выполнения над объектами различных операций. 
Приведем пример объявления класса:
type
 TDiskGauge = class { измеритель дискового пространства} 
 DriveLetter: Char; { буква дискового накопителя} 
 PercentCritical: Integer; { критический процент свободного пространства}
 function GetPercentFree: Integer;
 procedure CheckStatus;
 end;
Заголовки методов, следующие за списком полей, играют роль предварительных (forward) объявлений. Программный код методов помещается ниже определения класса и будет приведен позже.
Класс обычно описывает сущность, моделируемую в программе. Например, класс TDiskGauge описывает измеритель дискового ресурса. Класс содержит два поля: DriveLetter - буква находящегося под наблюдением накопителя, и PercentCritical - процент свободного пространства на диске, с которым работает программа. Когда объем свободных ресурсов снижается до этого порога, пользователю выдается звуковое предупреждение. Функция GetPercentFree определена как метод работы над любым объектом класса TDiskGauge и возвращает процент свободного пространства на диске. Процедура CheckStatus служит для проверки состояния ресурса и выдачи звукового предупреждения.
Обратите внимание, что приведенное выше описание является не чем иным, как декларацией интерфейса для управления объектами класса TDiskGauge. Реализация методов GetPercentFree и CheckStatus отсутствует, но для создания и использования экземпляров класса она пока и не нужна. В этом как раз и состоит сила инкапсуляции, Которая делает объекты аналогичными программным модулям. Для использования модуля необходимо изучить лишь его интерфейсную часть, раздел реализации для этого изучать не требуется. Поэтому дальше от описания класса мы перейдем не к реализации методов, а к созданию на их основе объектов.
==== ОБЪЕКТЫ ====
Чтобы от описания класса перейти к объекту, следует выполнить соответствующее объявление в секции var:
var DiskGauge: TDiskGauge;
При работе с обычными типами данных этого объявления было бы достаточно для получения экземпляра типа. Однако объекты в Delphi являются динамическими данными, т.е. распределяются в «куче» (heap). Поэтому переменная DiskGauge - это просто ссылка на экземпляр объекта, которого физически еще не существует. Чтобы сконструировать объект класса TDiskGauge и связать с ним переменную DiskGauge, нужно в текст программы поместить следующий оператор (statement):
DiskGauge := TDiskGauge.Create;
Create - это так называемый конструктор объекта; он всегда присутствует в классе и служит для создания и инициализации экземпляров. К сведению профессионалов заметим, что в памяти выделяется место только для полей объекта. Методы, так же как и обычные процедуры и функции, помещаются в область кода программы; они умеют работать с любыми экземплярами своего класса и в памяти никогда не дублируются.
После создания объект можно использовать в программе - читать и устанавливать его поля, вызывать методы. Доступ к полям и методам объекта происходит с помощью уточненных имен, например:
DiskGauge.DriveLetter: = 'С';
DiskGauge.PercentCritical: = 10;
DiskGauge.CheckStatus;
Кроме того, как и при работе с записями, допустимо использование оператора with, например:
with DiskGauge do
begin
 DriveLetter: = 'С';
 PercentCritical: = 10;
 CheckStatus();
end;
Если наступает время, когда объект становится не нужен в программе, он должен быть удален вызовом специального метода Destroy, например:
DiskGauge.Destroy;
Destroy - это так называемый деструктор объекта; он присутствует в классе наряду с конструктором и служит для удаления объекта из динамической памяти. После вызова деструктора переменная DiskGauge становится несвязанной и не должна использоваться для доступа к полям и методам уже несуществующего объекта. Чтобы отличать в программе связанные объектные переменные от несвязанных, последние следует инициализировать значением nil. Например, в следующем фрагменте обращение к деструктору Destroy выполняется только в том случае, если объект реально существует.
DiskGauge := nil;
if DiskGauge <> nil then DiskGauge.Destroy;
Вызов деструктора для несуществующих объектов недопустим и при выполнении программы приведет к ошибке. Чтобы избавить программистов от лишних ошибок, в объекты ввели предопределенный метод Free, который следует вызывать вместо деструктора. Метод Free сам вызывает деструктор Destroy, но только в том случае, если значение объектной переменной не равно nil. Поэтому последнюю строчку в приведенном выше примере можно переписать следующим образом:
DiskGauge.Free;
Значение одной объектной переменной можно присвоить другой. При этом объект не копируется в памяти, а вторая переменная просто связывается с тем же объектом, что и первая:
var
 DiskGaugel, DiskGauge2: TDiskGauge;
begin
 { Переменные DiskGauge1 и DiskGauge2 не связаны с объектом }
 DiskGauge1: = TDiskGauge.Create; { Переменная DiskGauge1 связана с объектом, а DiskGauge2 — нет }
 DiskGauge2: = DiskGauge1; { Обе переменные связаны с одним объектом }
 DiskGauge2.Free; { Объект удален, переменные DiskGauge1 и DiskGauge2 с ним не связаны }
end;
Объекты могут выступать в программе не только в качестве переменных, но также элементов массивов, полей записей, параметров процедур и функций. Кроме того, они могут служить полями других объектов. Во всех этих случаях программист фактически оперирует указателями на экземпляры объектов в динамической памяти. Следовательно, объекты априори приспособлены для создания сложных динамических структур данных, таких как списки и деревья. Указатели на объекты для этого не нужны.
В некоторых случаях требуется, чтобы объекты разных классов содержали ссылки друг на друга. Возникает проблема: объявление первого класса будет содержать ссылку на еще не определенный класс. Она решается с помощью упреждающего объявления.
type
 TGaugeList = class; { предварительное объявление класса TGaugeList } 
 TDiskGauge = class Owner: TGaugeList;
 TGaugeList = class Gauges: array [0..2] of TDiskGauge;
end;
Первое объявление класса TGaugeList называется предварительным (от англ. forward). Оно необходимо для того, чтобы компилятор нормально воспринял объявление поля Owner в классе TDiskGauge.
Итак, вы уже имеете некоторое представление об объектах, перейдем теперь к вопросу реализации их методов.
==== МЕТОДЫ ====
Процедуры и функции, предназначенные для выполнения над объектами действий, называются методами. Предварительное объявление методов выполняется при описании класса в секции interface модуля, а их программный код записывается в секции implementation. Однако в отличие от обычных процедур и функций заголовки методов должны иметь уточненные имена, т.е. содержать наименование класса. Приведем, например, возможную реализацию методов в классе TDiskGauge:
function TDiskGauge.GetPercentFree: Integer; { uses SysUtils; }
 var Drive: Byte;
begin
 Drive := Ord(DriveLetter) - Ord('A') + 1;
 Result := DiskFree(Drive) * 100 div DiskSize(Drive);
end;
procedure TDiskGauge.CheckStatus; { uses Windows; }
begin
 if GetPercentFree <= PercentCritical then Beep;
end;
Обратите внимание, что внутри методов обращения к полям и другим методам выполняются как к обычным переменным и подпрограммам без уточнения экземпляра объекта. Такое упрощение достигается путем использования в пределах метода псевдопеременной Self (стандартный идентификатор). Физически Self представляет собой дополнительный неявный параметр, передаваемый в метод при вызове. Этот параметр и указывает экземпляр объекта, к которому данный метод применяется. Чтобы пояснить сказанное, перепишем метод CheckStatus, представив его в виде обычной процедуры:
procedure TDiskGauge_CheckStatus(Self: TDiskGauge);
begin
 with Self do
 if GetPercentFree <= PercentCritical then Beep;
end;
Согласитесь, что метод CheckStatus выглядит более предпочтительно, чем процедура TDiskGauge_CheckStatus.
Практика показывает, что псевдопеременная Self редко используется в явном виде. Ее необходимо применять только тогда, когда при написании метода может возникнуть какая-либо двусмысленность для компилятора, например при использовании одинаковых имен и для локальных переменных, и для полей объекта.
Если выполнить метод CheckStatus
DiskGauge.CheckStatus;
то произойдет проверка состояния дискового ресурса. При этом неявный параметр Self будет содержать значение переменной DiskGauge. Такой вызов реализуется обычными средствами процедурного программирования приблизительно так:
TDiskGauge_CheckStatus(DiskGauge);
==== КОНСТРУКТОРЫ И ДЕСТРУКТОРЫ ====
Особой разновидностью методов являются конструкторы и деструкторы. Напомним, что конструкторы создают, а деструкторы - разрушают объекты. Создание объекта включает выделение памяти под экземпляр и инициализацию его полей, а разрушение - очистку полей и освобождение памяти.
Очевидно, что выполняемые при инициализации и деинициализации действия специфичны для каждого конкретного класса объектов. По этой причине Object Pascal позволяет переопределить стандартные конструктор Create и деструктор Destroy для выполнения любых полезных действий. Можно даже определить несколько конструкторов и деструкторов (имена им назначает сам программист), чтобы обеспечить различные способы создания и разрушения объектов.
Объявление конструкторов и деструкторов похоже на объявление обычных методов с той лишь разницей, что вместо зарезервированного слова procedure (или function) используются слова constructor и destructor:
type TDiskGauge = class
 DriveLetter: Char;
 PercentCritical: Integer;
 constructor Create;
 destructor Destroy;
end; 
Приведем их возможную реализацию:
constructor TDiskGauge.Create;
begin
 DriveLetter := 'C';
 PercentCritical := 10;
end;
destructor TDiskGauge.Destroy;
begin
 { Разрушение встроенных объектов и освобождение динамических данных}
end;
Конструктор иногда имеет параметры, в которых передаются исходные значения полей объекта. Если объект содержит встроенные объекты или другие динамические данные, то конструктор - это как раз то место, где их нужно создавать.
Конструктор применяется к классу или к объекту. Если он применяется к классу
DiskGauge: = TDiskGauge.Create;
то выполняется следующая последовательность действий:
* в динамической памяти выделяется место для нового объекта;
* выделенная память заполняется нулями; в результате все числовые поля и поля порядкового типа приобретают нулевые значения, строковые поля становятся пустыми, а поля, содержащие указатели и объекты, получают значение nil;
* затем выполняются заданные программистом действия конструктора;
* ссылка на созданный объект возвращается в качестве значения конструктора; тип возвращаемого значения совпадает с типом класса, использованного при вызове (в нашем примере это тип TDiskGauge).
Если конструктор применяется к объекту
 DiskGauge.Create;
то новый объект не создается, а происходит переинициализация полей существующего. В этом случае конструктор не возвращает никакого значения.
Деструктор уничтожает объект, к которому применяется
 DiskGauge.Destroy;
В результате:
* выполняется заданный программистом код деинициализации;
* освобождается занимаемая объектом динамическая память. В теле деструктора обычно должны уничтожаться встроенные объекты и динамические данные, созданные конструктором.
=== Свойства ===
==== Понятие свойства ====
Помимо полей и методов в объектах существуют свойства. При работе с объектом свойства выглядят как поля: они принимают значения и участвуют в выражениях. Но в отличие от полей свойства не занимают места в памяти, а операции их чтения и записи ассоциируются с обычными полями или методами. Это позволяет создавать необходимые побочные эффекты при обращении к свойствам. Например, присваивание свойству Visible значения True вызовет отображение графического объекта на экране, а значения False - его исчезновение.
Объявление свойства выполняется с помощью зарезервированного слова property, например:
type
 TDiskGauge = class 
 FPercentCritical: Integer;
 procedure SetPercentCritical(Percent: Integer);
 property PercentCritical: Integer read FPercentCritical write SetPercentCritical;
 end;
После слова read указывается поле или метод, к которому происходит обращение при чтении значения свойства, а после слова write - поле или метод, к которому происходит обращение при записи значения свойства. Например, чтение свойства PercentCritical заменяется на чтение поля FPercentCritical, а установка свойства - на вызов метода SetPercentCritical. Чтобы имена свойств не совпадали с именами полей, последние принято писать с буквы F (от англ. field).
Атрибуты read и write называются спецификаторами доступа. Если один из них опущен, то значение свойства можно либо только читать (задан спецификатор read), либо только записывать (задан спецификатор write). В следующем примере объявлено свойство, значение которого можно только читать:
type
 TDiskGauge = class
 property PercentFree: Integer read GetPercentFree;
 end;
Обращение к свойствам выглядит в программе как обращение к полям:
var
 DiskGauge: TDiskGauge;
 A: Integer;
begin
 А := DiskGauge.PercentCritical;
 { эквивалентно А := DiskGauge.FPercentCritical; }
 DiskGauge.PercentCritical := A + 10;
 { эквивалентно DiskGauge.SetPercentCritical(A + 10); }
Однако в отличие от полей свойства не имеют адреса в памяти, поэтому к ним запрещено применять операцию @. Кроме того, их нельзя передавать в var-параметрах процедур и функций.
Технология объектно-ориентированного программирования в Delphi предписывает избегать прямого обращения к полям, создавая вместо этого соответствующие свойства. Это упорядочивает работу с объектами, изолируя их данные от непосредственной модификации. В будущем внутренняя структура класса, которая иногда является достаточно сложной, может быть изменена с целью повышения эффективности работы программы. При этом потребуется переработать только методы чтения и записи значений свойств; внешний интерфейс класса не изменится.
==== МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И УСТАНОВКИ СВОЙСТВ ====
Методы чтения и записи свойств подчиняются определенным правилам. Метод чтения свойства - это всегда функция, возвращающая значение того же типа, что и тип свойства. Метод записи свойства - это обязательно процедура, принимающая параметр того же типа, что и тип свойства. В остальном это обычные методы объекта. Примерами методов чтения и записи свойств являются GetPercentFree и SetPercentCritical в классе TDiskGauge:
type TDiskGauge = class
 FPercentCritical: Integer;
 function GetPercentFree: Integer;
 procedure SetPercentCritical(Value: Integer);
 property PercentFree: Integer read GetPercentFree;
 property PercentCritical: Integer read FPercentCritical write SetPercentCritical;
end;
Использование методов для получения и установки свойств позволяет проверить корректность значения свойства, сделать дополнительные вычисления, установить значения зависимых полей и т.д. Например, в методе SetPercentCritical целесообразно сделать проверку на то, что устанавливаемое значение находится в диапазоне от 0 до 100:
procedure TDiskGauge.SetPercentCritical(Value: Integer);
begin
 if (Value >= 0) and (Value < 100) then
 FPercentCritical := Value;
end;
==== МЕТОДЫ, ОБСЛУЖИВАЮЩИЕ НЕСКОЛЬКО СВОЙСТВ ====
Один и тот же метод может использоваться для получения (установки) значений нескольких свойств одного типа. В этом случае каждому свойству назначается целочисленный индекс, который передается в метод первым параметром. В следующем примере методы Get и Set обслуживают три свойства: GaugeA, GaugeB и GaugeC:
type
 TGaugeList = class
 FGauges: array [0..2] of TDiskGauge;
 
 function Get(Index: Integer): TDiskGauge;
 procedure Set(Index: Integer; Value: TDiskGauge);
 property GaugeA: TDiskGauge index 0 read Get write Set;
 property GaugeB: TDiskGauge index 1 read Get write Set;
 property GaugeC: TDiskGauge index 2 read Get write Set;
 end;
function TGaugeList.Get(Index: Integer): TDiskGauge;
begin
 Result := FGauges[Index];
end;
procedure TGaugeList.Set(Index: Integer; Value: TDiskGauge);
begin
 FGauges[Index] := Value;
end;
Обращения к свойствам GaugeA, GaugeB и GaugeC заменяются на соответствующие Вызовы методов Get и Set:
var
 GaugeList: TGaugeList;
 DiskGauge: TDiskGauge;
begin
 GaugeList.GaugeC := DiskGauge;
 { эквивалентно GaugeList.Set (2, DiskGauge) }
 GaugeList.GaugeC.CheckStatus;
 { эквивалентно GaugeList.Get(2).CheckStatus }
end;
==== СВОЙСТВА-МАССИВЫ ====
Кроме обычных свойств в объектах существуют свойства-массивы (array properties), Свойство-массив - это индексированное множество свойств. В виде свойства-массива удобно, например, представить множество измерителей ресурсов в классе TGaugeList
type
 TGaugeList = class
 property Gauges[Index: Integer]: TDiskGauge read Get write Set;
 end;
Обратите внимание, что методы Get и Set обслуживают и свойство-массив Gauges, и индексированные свойства GaugeA, GaugeB и GaugeC. Если в описании обычных свойств могут участвовать поля, то в описании свойств-массивов разрешено использовать только методы.
Основная выгода от применения свойств-массивов - возможность выполнения итераций с помощью цикла for, например:
var
 GaugeList: TGaugeList;
 I: Integer;
begin
 for I := 0 to 2 do
 GaugeList.Gauges[I].CheckStatus;
end;
Свойства-массивы могут быть многомерными. В этом случае методы чтения и записи их элементов имеют столько же индексных параметров соответствующего типа, что и массив.
Свойства-массивы имеют два важных отличия от обычных массовов:
* их индексы не ограничиваются диапазоном и могуптаеть-любой тип-данных, а не только Integer; например, можно создать свойство-массив, в котором индексами будут строки; обращение к такому свойству могло бы выглядеть так:
 GaugeList.Gauges['GaugeA'] := DiskGauge;
* операции над свойством-массивом в целом запрещены; разрешены операции только с его элементами.
==== СВОЙСТВО-МАССИВ КАК ОСНОВНОЕ СВОЙСТВО ОБЪЕКТА ====
Свойство-массив можно сделать основным свойством объектов данного класса. Для этого в его описание добавляется слово default:
type
 TGaugeList = class
 property Gauges [Index: Integer]: TDiskGauge read Get write Set; default;
 end;
Такое объявление свойства Gauges позволяет рассматривать сам объект класса TGaugeList как массив и опускать имя свойства-массива при обращении к нему из программы, например:
var GaugeList: TGaugeList;
 I: Integer;
begin
 for I := 0 to 2 do
 GaugeList[I] := nil; { эквивалентно GaugeList.Gauges[I] := nil; }
Следует помнить, что только свойства-массивы могут быть основными свойствами объектов; для обычных свойств это недопустимо.
=== Наследование ===
==== ПОНЯТИЕ НАСЛЕДОВАНИЯ ====
Классы инкапсулируют (т.е. включают в себя) поля, методы и свойства; это их первая черта. Следующая не менее важная черта классов - способность наследовать поля, методы и свойства других классов. Чтобы пояснить сущность наследования, обратимся к примеру с измерителями ресурсов.
Класс TDiskGauge описывает измеритель дискового ресурса и непригоден для измерения ресурса другого типа, например оперативной памяти. С появлением измерителя оперативной памяти нужен новый класс объектов:
type
 TMemoryGauge = class
 FPercentCritical: Integer;
 constructor Create;
 function GetPercentFree: Integer;
 procedure SetPercentCritical(Value: Integer);
 procedure CheckStatus;
 property PercentFree: Integer read GetPercentFree;
 property PercentCritical: Integer read FPercentCritical write SetPercentCritical;
 end;
Поля, методы и свойства класса TMemoryGauge аналогичны тем, что определены в классе TDiskGauge. Отличие состоит в отсутствии поля DriveLetter и другой реализации конструктора Create и метода GetPercentFree. Если в будущем появится класс, описывающий измеритель ресурса какого-то нового типа, то придется снова определять общие для всех классов поля, методы и свойства. Чтобы избавиться от дублирования атрибутов при определении новых классов, воспользуемся механизмом наследования. Прежде всего выделим атрибуты, общие для всех измерителей ресурсов, в отдельный класс TResourceGauge:
type
 TResourceGauge = class
 FPercentCritical: Integer;
 constructor Create;
 function GetPercentFree: Integer;
 procedure SetPercentCritical(Value: Integer);
 procedure CheckStatus;
 property PercentFree: Integer read GetPercentFree;
 property PercentCritical: Integer read FPercentCritical write SetPercentCritical;
 end;
constructor TResourceGauge.Create;
begin
 FPercentCritical := 10;
end;
function TResourceGauge.GetPercentFree: Integer;
begin
 Result := 0;
end;
procedure TResourceGauge.SetPercentCritical(Value: Integer);
begin
 if (Value >= 0) and (Value < 100) then
 FPercentCritical := Value;
end;
procedure TResourceGauge.CheckStatus;
begin
 if GetPercentFree <= FPercentCritical then Beep;
end;
При реализации класса TResourceGauge ничего не известно о том, что в действительности представляет собой ресурс, поэтому функция GetPercentFree возвращает нуль. Очевидно, что создавать объекты класса TResourceGauge не имеет смысла. Для чего тогда нужен класс TResourceGauge? Ответ: чтобы на его основе породить два других класса - TDiskGauge и TMemoryGauge, описывающих конкретные виды измерителей ресурсов - измеритель диска и измеритель памяти:
type
 TDiskGauge = class(TResourceGauge)
 DriveLetter: Char;
 constructor Create(ADriveLetter: Char);
 function GetPercentFree: Integer;
 end;
 TMemoryGauge = class(TResourceGauge)
 function GetPercentFree: Integer;
 end;
Классы TDiskGauge и TMemoryGauge определены как наследники TResourceGauge (об этом говорит имя в скобках после слова class). Они автоматически включают в себя все описания, сделанные в классе TResourceGauge и добавляют к ним некоторые новые. В результате формируется следующее дерево классов (рис. 1):
Класс, который наследует атрибуты другого класса, называется порожденным классом или потомком. Естественно, что класс, от которого происходит наследование, выступает в роли базового, или предка. В примере класс TDiskGauge является непосредственным потомком класса TResourceGauge. Если от TDiskGauge породить новый класс, то он тоже будет потомком TResourceGauge, но уже не таким близким, как TDiskGauge.
Очень важно, что в отношениях наследования любой класс может иметь только одного непосредственного предка и сколь угодно много потомков. Поэтому все связанные отношением наследования классы образуют иерархию. Примером иерархии классов является библиотека Visual Component Library (VCL); с ее помощью в Delphi обеспечивается разработка Windows-приложений.
==== ПРЕДОК ПО УМОЛЧАНИЮ ====
В языке Object Pascal существует предопределенный класс TObject, который служит неявным предком тех классов, для которых предок не указан. Это означает, что объявление
type
 TResourceGauge = class
 //...
 end;
эквивалентно следующему:
type
 TResourceGauge = class(TObject)
 //...
 end;
Класс TObject выступает корнем любой иерархии классов. Он содержит ряд методов, которые по наследству передаются всем остальным классам. Среди них конструктор Create, деструктор Destroy, процедура Free и некоторые другие методы.
Таким образом, полная иерархия классов для измерителей ресурсов выглядит так (рис. 2):
==== ПЕРЕКРЫТИЕ АТРИБУТОВ В НАСЛЕДНИКАХ ====
В механизме наследования можно условно выделить три основных момента:
# наследование полей;
# наследование свойств;
# наследование методов.
Любой порожденный класс наследует от родительского все поля данных, поэтому классы TDiskGauge и TMemoryGauge автоматически содержат поле FPercentCritical, объявленное в классе TResourceGauge. Доступ к полям предка осуществляется по имени, как если бы они были определены в порожденном классе. В наследниках можно определять новые поля, но их имена должны отличаться от имен полей предка.
Наследование свойств и методов имеет свои особенности.
Свойство базового класса можно перекрыть (от англ. override) в производном классе, например чтобы добавить ему новый атрибут доступа или связать с другим полем или методом.
Метод базового класса тоже можно перекрыть в производном классе, например чтобы изменить логику его работы. Обратимся, например, к классам TDiskGauge и TMemoryGauge. В них методы SetPercentCritical и CheckStatus унаследованы от TResourceGauge, так как логика их работы не зависит от типа ресурса. А вот метод GetPercentFree перекрыт, так как способ вычисления процента свободного пространства специфичен для диска и оперативной памяти:
function TDiskGauge.GetPercentFree: Integer;
var
 Drive: Byte;
begin
 Drive := Ord(DriveLetter) - Ord('A') + 1;
 Result := DiskFree(Drive) * 100 div DiskSize(Drive);
end;
function TMemoryGauge.GetPercentFree: Integer; { uses Windows; }
var
 MemoryStatus: TMemoryStatus;
begin
 MemoryStatus.dwLength := SizeOf(MemoryStatus);
 GlobalMemoryStatus(MemoryStatus);
 Result := 100 - MemoryStatus.dwMemoryLoad;
end;
В классе TDiskGauge перекрыт еще и конструктор Create. Это необходимо для инициализации дополнительного поля DriveLetter:
constructor TDiskGauge.Create(ADriveLetter: Char);
begin
 inherited Create;
 DriveLetter := ADriveLetter;
end;
Как видно из примера, в наследнике можно вызвать перекрытый метод предка, указав перед именем метода зарезервированное слово inherited. Кстати, данный пример демонстрирует важный принцип реализации конструкторов: сначала вызывается конструктор предка, а затем инициализируются дополнительные поля данных. В деструкторах применяется обратная последовательность действий: сначала разрушаются данные, недоступные предку, а затем вызывается унаследованный деструктор.
==== СОВМЕСТИМОСТЬ ОБЪЕКТОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ ====
Для классов, связанных отношением наследования, вводится новое правило совместимости типов. Вместо объекта базового класса можно подставить объект любого производного класса. Обратное неверно. Например, переменной типа TResourceGauge можно присвоить значение переменной типа TDiskGauge:
var
 R: TResourceGauge;
//...
 R := TDiskGauge.Create;
//...
Объектная переменная R формально имеет тип TResourceGauge, а фактически связана с экземпляром класса TDiskGauge.
Правило совместимости классов чаще всего применяется при передаче объектов в параметрах процедур и функций. Например, если процедура работает с объектом класса TResourceGauge, то вместо него можно передать объект класса TDiskGauge или TMemoryGauge.
==== КОНТРОЛЬ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТИПОВ ====
Поскольку реальный экземпляр объекта может оказаться наследником класса, указанного при описании объектной переменной или параметра, бывает необходимо проверить, к какому классу принадлежит объект на самом деле. Чтобы программист мог выполнять такого рода проверки, каждый объект хранит информацию о своем классе. В Object Pascal существуют операторы is и as, с помощью которых выполняется соответственно проверка на тип (type checking) и преобразование к типу (type casting).
Например, чтобы выяснить, принадлежит ли некоторый объект Obj, объявленный в программе как
var
 Obj: TObject;
к классу TResourceGauge или его наследнику, следует записать
if (Obj is TResourceGauge) then { да, принадлежит } ;
Для преобразования объекта к нужному типу используется оператор as, например:
with (Obj as TResourceGauge) do CheckStatus;
Стоит отметить, что для объектов применим и обычный способ приведения типа:
with TResourceGauge(Obj) do CheckStatus;
Вариант с оператором as лучше, поскольку безопасен. Он генерирует ошибку (точнее, исключительную ситуацию) при выполнении программы (run-time error), если реальный экземпляр объекта Obj несовместим с классом TResourceGauge. Забегая вперед, скажем, что ошибку приведения типа можно обработать и таким образом избежать досрочного завершения приложения.
=== ВИРТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ===
==== ПОНЯТИЕ ВИРТУАЛЬНОГО МЕТОДА ====
Все методы, которые до сих пор рассматривались, имеют одну общую черту - все они статические. При обращении к статическому методу компилятор точно знает класс, которому данный метод принадлежит. Поэтому, например, обращение к статическому методу GetPereentFree в методе CheckStatus компилируется в вызов TResourceGauge.GetPercentFree:
procedure TResourceGauge.CheckStatus;
begin
 if GetPereentFree <= FPercentCritical then Beep;
 { if TResourceGauge.GetPereentFree <= FPercentCritical then Beep; }
end;
Метод CheckStatus работает неправильно в наследниках TResourceGauge, так как внутри него вызов перекрытого метода GetPereentFree не происходит. Конечно, в классах TDiskGauge и TMemoryGauge можно продублировать все методы и свойства, которые прямо или косвенно вызывают GetPereentFree, но при этом теряются преимущества наследования. ООП предлагает изящное решение этой проблемы - метод GetPereentFree всего-навсего объявляется виртуальным:
type
 TResourceGauge = class
 function GetPereentFree: Integer; virtual;
 end;
В производных классах виртуальный метод перекрывается с использованием ключевого слова override. Перекрытый метод должен иметь точно такой же формат (список параметров, а для функций еще и тип возвращаемого значения), что и перекрываемый:
type
 TDiskGauge = class(TResourceGauge)
 function GetPercentFree: Integer; override;
 end;
 TMemoryGauge = class(TResourceGauge)
 function GetPercentFree: Integer; override;
 end;
Суть виртуальных методов в том, что они вызываются по фактическому типу экземпляра, а не по формальному типу, записанному в программе. Поэтому после сделанных изменений метод CheckStatus будет работать так, как ожидает программист:
procedure TResourceGauge.CheckStatus;
begin
 if GetPercentFree <= FPercentCritical then Beep;
 { if (фактический класс).GetPercentFree <= FpercentCritical then Beep; }
end;
Работа виртуальных методов основана на механизме позднего связывания (late binding). В отличие от раннего связывания (early binding), характерного для статических методов, позднее связывание основано на вычислении адреса вызываемого метода при выполнении программы. Метод вычисляется по хранящемуся в каждом объекте описателю типа.
Благодаря механизму наследования и виртуальным методам, в Delphi реализуется такая концепция ООП как полиморфизм. Полиморфизм существенно облегчает труд программиста, так как обеспечивает повторное использование кода уже написанных методов.
==== АБСТРАКТНЫЕ ВИРТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ====
При построении иерархии часто возникает ситуация, когда работа виртуального метода в базовом классе неизвестна и наполняется содержанием только в наследниках. Так случилось, например, с методом GetPercentFree, который в классе TResourceGauge состоит всего из одного оператора: Result := 0. Конечно, тело метода можно сделать пустым или почти пустым (так мы и поступили), но лучше воспользоваться директивой abstract:
type
 TResourceGauge = class
 function GetPercentFree: Integer; virtual; abstract;
 end;
Директива abstract записывается после слова virtual и исключает необходимость написания кода виртуального метода для данного класса. Такой метод называется абстрактным, т.е. подразумевает конкретное логическое действие, а не способ его реализации. Абстрактные виртуальные методы часто используются при создании классов-полуфабрикатов. Свою реализацию такие методы получают в законченных наследниках.
==== ДИНАМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ====
Разновидностью виртуальных методов являются так называемые динамические методы. При их объявлении вместо слова virtual записывается ключевое слово dynamic, например:
type
 TResourceGauge = class
 function GetPercentFree: Integer; dynamic; abstract;
 end;
В наследниках динамические методы перекрываются так же, как и виртуальные, т.е. с помощью зарезервированного слова override.
Семантически динамические и виртуальные методы идентичны. Различие состоит только в механизме их вызова. Методы, объявленные с директивой virtual, вызываются максимально быстро, но платой за это является большой размер системных таблиц, с помощью которых происходит их диспетчеризация. Размер этих таблиц начинает сказываться с увеличением числа классов в иерархии. Методы, объявленные с директивой dynamic, вызываются несколько дольше, но при этом таблицы диспетчирования имеют более компактный вид, что способствует экономии памяти. Таким образом, программисту предоставляются два способа оптимизации объектов: по скорости работы (virtual) или по объему памяти (dynamic).
==== МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СООБЩЕНИЙ ====
Специализированной формой динамических методов являются методы обработки сообщений. Они объявляются с помощью ключевого слова message, за которым следует целочисленная константа - номер сообщения, например:
type
 TMyControl = class(TWinControl)
 procedure WMPaint(var Message: TWMPaint); message WM_PAINT;
 end;
Методы обработки сообщений всегда имеют формат процедуры и содержат единственный var-параметр. При перекрытии метода его название и имя параметра не имеют значения. Вызовом соответствующего обработчика занимается метод Dispatch, наследуемый из класса TObject.
Методы обработки сообщений применяются внутри библиотеки VCL для обработки сообщений Windows и редко нужны ее пользователям, т.е. нам с вами.
==== КЛАССЫ В ПРОГРАММНЫХ МОДУЛЯХ ====
Классы очень удобно собирать в модули. При этом их описание помещается в секцию interface, а код методов - в секцию implementation. Создавая модули классов, нужно придерживаться следующих правил:
* все классы, предназначенные для использования за пределами модуля, следует определять в секции interface;
* описание классов, предназначенных для употребления внутри модуля, следует располагать в секции implementation;
* если модуль В использует модуль А, то в модуле В можно определять классы, порожденные от классов модуля А.
Соберем рассмотренные ранее классы TResourceGauge, TDiskGauge и TMemoryGauge в отдельный модуль Resgauge:
unit Resgauge;
interface
type
 TResourceGauge = class
 private
 FPercentCritical: Integer;
 procedure SetPercentCritical(Value: Integer);
 protected
 function GetPercentFree: Integer; virtual; abstract;
 public
 constructor Create;
 procedure CheckStatus;
 property PercentFree: Integer read GetPercentFree;
 property PercentCritical: Integer read FPercentCritical write SetPercentCritical;
 end;
 TDiskGauge = class(TResourceGauge)
 private
 DriveLetter: Char;
 protected
 function GetPercentFree: Integer; override;
 public
 constructor Create(ADriveLetter: Char) ;
 end;
 TMemoryGauge = class(TResourceGauge)
 protected
 function GetPercentFree: Integer; override;
 end;
implementation
uses
 SysUtils, Windows;
{ TResourceGauge }
constructor TResourceGauge.Create;
begin
 FPercentCritical := 10;
end;
procedure TResourceGauge.SetPercentCritical(Value: Integer);
begin
 if (Value >= 0) and (Value < 100) then FPercentCritical := Value;
end;
procedure TResourceGauge.CheckStatus;
begin
 if PercentFree <= PercentCritical then Beep;
end;
{ TDiskGauge }
constructor TDiskGauge.Create (ADriveLetter: Char) ;
begin
 inherited Create;
 DriveLetter := ADriveLetter;
end;
function TDiskGauge.GetPercentFree: Integer;
var
 Drive: Byte;
begin
 Drive := Ord (DriveLetter) - Ord('A') + 1;
 Result := DiskFree(Drive) * 100 div DiskSize(Drive);
end;
{ TMemoryGauge }
function TMemoryGauge.GetPercentFree: Integer;
var
 MemoryStatus: TMemoryStatus;
begin
 MemoryStatus.dwLength := SizeOf(MemoryStatus);
 GlobalMemoryStatus(MemoryStatus);
 Result := 100 - MemoryStatus.dwMemoryLoad;
end;
end.
Как можно заметить, в описании классов присутствуют новые слова private, protected и public. С их помощью регулируется видимость частей класса для других модулей и основной программы. Назначение каждой директивы поясняется ниже.
==== ВИДИМОСТЬ АТРИБУТОВ ОБЪЕКТА ====
Программист имеет возможность ограничить видимость атрибутов класса для других программистов (и для себя в том числе). Для этого служат директивы private, protected, public, published, automated (последние две директивы не используется в модуле Resgauge).
===== private =====
Все, что объявлено в секции private, недоступно за пределами модуля. Секция private позволяет скрыть те поля и методы, которые относятся к так называемым особенностям реализации. Например, в этой секции объявлены поле FPercentCritical и метод SetPercentCritical.
===== protected =====
Поля, методы и свойства, объявленные в секции protected, видны за пределами модуля только потомкам данного класса; остальным частям программы они не видны. Так же как и private, директива protected позволяет скрыть особенности реализации класса, но в отличие от нее разрешает другим программистам порождать новые классы и обращаться к полям, методам и свойствам, которые составляют так называемый интерфейс разработчика. В эту секцию обычно помещаются виртуальные методы чтения и записи свойств. Примером такого метода является GetPercentFree.
===== public =====
Поля, методы и свойства, объявленные в секции public, не имеют никаких ограничений на использование, т.е. всегда видны за пределами модуля. Все, что помещается в секцию public, служит для манипуляций с объектами и составляет программный интерфейс класса. Например, в этой секции объявлены конструктор Create, процедура CheckStatus, свойства PercentFree и PercentCritical.
===== published =====
Устанавливает правила видимости те же, что и директива public. Особенность состоит в том, что для элементов, помещенных в секцию published, компилятор генерирует информацию о типе, которая позволяет превращать объекты в компоненты визуальной среды разработки. Секцию published разрешено использовать только тогда, когда для самого класса или его предка включена директива компилятора $TYPEINFO.
===== automated =====
Устанавливает правила видимости те же, что и директива public. Директива automated используется в наследниках класса TAutoObject при создании серверов OLE Automation. Для помещенных в эту секцию методов и свойств компилятор генерирует специальную информацию о типе, которая обеспечивает их видимость за пределами приложения.
Перечисленные секции могут чередоваться в объявлении класса в произвольном порядке, однако в пределах секции сначала следует описание полей, а потом методов и свойств. Если в определении класса нет ключевых слов private, protected, public, published и automated, то для обычных классов всем полям, методам и свойствам приписывается атрибут видимости public , а для тех классов, что порождены от классов VCL - атрибут видимости published.
Заметим, что внутри модуля не действуют никакие ограничения видимости на атрибуты реализованного в модуле класса. Это, кстати, отличается от соглашений, принятых в других языках программирования, в частности в C++.
==== УКАЗАТЕЛИ НА МЕТОДЫ ОБЪЕКТОВ ====
В Object Pascal существуют процедурные типы данных для методов объектов. Внешне объявление процедурного типа для метода отличается от обычного словосочетанием of object, записанным после прототипа процедуры или функции:
type
 TFewResourcesEvent = procedure(Sender: TObject) of object;
Переменная такого типа называется указателем на метод (method pointer). Она занимает в памяти 8 байт и хранит одновременно ссылку на объект и адрес его метода:
var
 OnFewResources: TFewResourcesEvent = nil;
Методы объектов, объявленные по приведенному выше шаблону, становятся совместимы по типу с переменной OnFewResources.
type
 Tform1 = class(TForm)
 procedure FewResources(Sender: TObject);
 end;
var
 Form1: Tform1;
Ecли переменную OnFewResources связать с методом FewResources объекта Form1
OnFewResources := Form1.FewResources;
и переписать метод CheckStatus,
procedure TResourceGauge.CheckStatus;
begin
 if PercentFree <= PercentCritical then
 if Assigned(OnFewResources) then OnFewResources(Self);
end;
то выдача предупреждения о нехватке ресурсов будет переадресована (говорят еще делегирована) методу FewResources объекта Form1. Обратите внимание, что вызов метода через указатель происходит лишь в том случае, если указатель не равен nil. Эта проверка выполняется с помощью стандартной функции Assigned, которая возвращает True, если ее аргумент является связанным указателем.
Делегирование позволяет сосредоточить в одном объекте обработку событий, возникающих в других объектах. Это избавляет программиста от необходимости порождать многочисленные классы-наследники и перекрывать в них виртуальные методы. Делегирование широко применяется в Delphi. Например, все компоненты делегируют обработку своих событий форме, на которой они находятся.
=== Метаклассы ===
==== ССЫЛКИ НА КЛАССЫ ====
Язык Object Pascal позволяет рассматривать классы как своего рода объекты, которыми можно манипулировать в программе. Такая возможность рождает новое понятие - класс класса; его принято обозначать термином метакласс.
Для поддержки метаклассов введен специальный тип данных - ссылка на класс (class reference). Он описывается с помощью словосочетания class of, например:
type
 TResourceGaugeClass = class of TResourceGauge;
Переменная типа TResourceGaugeClass объявляется в программе обычным образом:
var
 ClassRef: TResourceGaugeClass;
Значениями переменной ClassRef могут быть класс TResourceGauge и все порожденные от него классы. Допустимы, например, следующие операторы:
ClassRef := TResourceGauge;
ClassRef := TDiskGauge;
ClassRef := TMemoryGauge;
По аналогии с тем, как для всех классов существует общий предок TObject, у ссылок на классы существует базовый тип TClass:
type TClass = class of TObject;
Переменная типа TClass может ссылаться на любой класс.
Практическая ценность ссылок на классы состоит в возможности создавать программные модули, работающие с любыми классами объектов, даже с теми, которые еще не разработаны.
==== МЕТОДЫ КЛАССОВ ====
Метаклассы привели к возникновению нового типа методов - методов класса. Метод класса оперирует не экземпляром объекта, а непосредственно классом. Он объявляется как обычный метод, но перед словом procedure или function записывается зарезервированное слово class, например:
type
 TResourceGauge = class
 class function GetClassName: string;
 end;
Псевдопараметр Self, передаваемый в метод класса, содержит не ссылку на объект, а ссылку на класс, поэтому в теле метода нельзя обращаться к полям, методам и свойствам объекта. Зато можно вызывать другие методы класса, например:
class function TResourceGauge.GetClassName: string;
begin
 Result := ClassName;
end;
Метод ClassName объявлен в классе TObject и возвращает имя класса, к которому применяется. Очевидно, что надуманный метод GetClassName просто дублирует эту функциональность для класса TResourceGauge и всех его наследников.
Методы класса применимы и к классам, и к объектам. В обоих случаях в параметре Self передается ссылка на класс объекта. Пример:
var
 Gauge: TResourceGauge;
 S: string;
begin
 { Вызов метода с помощью ссылки на класс }
 S := TDiskGauge.GetClassName; { S получит значение 'TDiskGauge' }
 Gauge := TDiskGauge.Create('С');
 { Вызов метода с помощью ссылки на объект }
 S := Gauge.GetClassName; { S получит значение 'TDiskGauge' }
end;
Методы классов могут быть виртуальными. Например, в классе TObject определен виртуальный метод класса NewInstance. Он служит для распределения памяти под объект и автоматически вызывается конструктором. Его можно перекрыть в своем классе, чтобы обеспечить нестандартный способ выделения памяти для экземпляров. Метод Newlnstance должен перекрываться вместе с другим методом Freelnstance, который автоматически вызывается из деструктора и служит для освобождения памяти. Добавим, что размер памяти, требуемый для экземпляра, можно узнать вызовом предопределенного метода класса InstanceSize.
==== ВИРТУАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТОРЫ ====
Особая мощь ссылок на классы проявляется в сочетании с виртуальными конструкторами. Виртуальный конструктор объявляется с ключевым словом virtual. Вызов виртуального конструктора происходит по фактическому значению ссылки на класс, а не по ее формальному типу. Это позволяет создавать объекты, классы которых неизвестны на этапе компиляции. Механизм виртуальных конструкторов применяется в Delphi при создании форм и компонентов.
На этом закончим изучение теории объектно-ориентированного программирования и в качестве практики рассмотрим несколько широко используемых инструментальных классов Delphi. Разберитесь с их назначением и работой. Это поможет глубже понять ООП и пригодится на будущее.
==== КЛАССЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ В DELPHI ====
Как показывает практика, в большинстве задач приходится использовать однотипные структуры данных: списки, массивы, множества и т.д. От задачи к задаче изменяются только их элементы, а методы работы сохраняются. Например, для любого списка нужны процедуры вставки и удаления элементов. В связи с этим возникает естественное желание решить задачу «в общем виде», т.е. создать универсальные средства для управления основными структурами данных. Эта идея не нова. Она давно пришла в голову разработчикам инструментальных пакетов, которые быстро наплодили множество вспомогательных библиотек. Эти библиотеки содержали классы объектов для работы со списками, коллекциями (динамические массивы с переменным количеством элементов), словарями (коллекции, индексированные строками) и другими «абстрактными» структурами. Для Delphi тоже разработаны аналогичные классы объектов. Их большая часть сосредоточена в модуле Classes. Наиболее нужными для вас являются списки строк (TStrings, TStringList) и потоки (TSream, THandleSream, TFileStream, TMemoryStream и TBIobStream). Рассмотрим кратко их назначение и применение.
==== КЛАССЫ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СПИСКА СТРОК ====
Для работы со списками строк служат классы TStrings и TStringList. Они используются в библиотеке VCL повсеместно и имеют гораздо большую универсальность, чем та, что можно почерпнуть из их названия. Классы TStrings и TStringList служат для представления не просто списка строк, а списка элементов, каждый из которых представляет собой пару строка-объект. Если со строками не ассоциированы объекты, получается обычный список строк.
Класс TStrings используется визуальными компонентами и является абстрактным. Он не имеет собственных средств хранения строк и определяет лишь интерфейс для работы с элементами. Класс TStringList является наследником TStrings и служит для организации списков строк, которые используются отдельно от управляющих элементов. Объекты TStringList хранят строки и объекты в динамической памяти.
Свойства класса TStrings описаны ниже.
 Count: Integer - число элементов в списке.
 Strings[lndex: Integer]: string - обеспечивает доступ к массиву строк по индексу. Первая строка имеет индекс, равный 0. Свойство Strings является основным свойством объекта.
 Objects[lndex: Integer]: TObject - обеспечивает доступ к массиву объектов. Свойства Strings и Objects позволяют использовать объект TStrings как хранилище строк и ассоциированных с ними объектов произвольных классов.
 Text: string - позволяет интерпретировать список строк как одну большую строку, в которой элементы разделены символами #13#10 (возврат каретки и перевод строки),
Наследники класса TStrings иногда используются для хранения строк вида Имя=3начение, в частности, строк INI-файлов (см. гл. 6). Для удобной работы со строками такой структуры в классе TStrings дополнительно имеются следующие свойства.
 Names[lndex: Integer]: string - обеспечивает доступ к той части строки, в которой содержится имя.
 Values[const Name: string]: string - обеспечивает доступ к той части строки, в которой содержится значение. Указывая вместо Name ту часть строки, которая находится слева от знака равенства, вы получаете ту часть, что находится справа.
Управление элементами списка осуществляется с помощью следующих методов:
 Add(const S: string): Integer - добавляет новую строку S в список и возвращает ее позицию. Новая строка добавляется в конец списка.
 AddObject(const S: string; AObject: TObject): Integer - добавляет в список строку S и ассоциированный с ней объект AObject. Возвращает индекс пары строка-объект.
 AddStrings(Strings: TStrings) - добавляет группу строк в существующий список.
 Append(const S: string) - делает то же, что и Add, но не возвращает значения.
 Clear - удаляет из списка все элементы.
 Delete(Index: Integer) - удаляет строку и ассоциированный с ней объект. Метод Delete, так же как метод Clear, не разрушает объектов, т.е. не вызывает у них деструктор. Об этом вы должны позаботиться сами.
 Equals(Strings: TStrings): Boolean - возвращает True, если список строк в точности равен тому, что передан в параметре Strings.
 Exchange(Index1, Index2: Integer) - меняет два элемента местами.
 GetText: PChar - возвращает все строки списка в виде одной большой нуль-терминированной строки.
 IndexOf(const S: string): Integer - возвращает позицию строки S в списке. Если заданная строка в списке отсутствует, функция возвращает значение -1.
 IndexOfName(const Name: string): Integer - возвращает позицию строки, которая имеет вид Имя=3начение и содержит в себе Имя, равное Name.
 IndexOfObject(AObject: TObject): Integer - возвращает позицию объекта AObject в массиве Objects. Если заданный объект в списке отсутствует, функция возвращает значение -1.
 Insert(Index: Integer; const S: string) - вставляет в список строку S в позицию Index.
 InsertObject(Index: Integer; const S: string; AObject: TObject) - вставляет в список строку S и ассоциированный с ней объект AObject в позицию Index.
 LoadFromFile(const FileName: string) - загружает строки списка из текстового файла.
 LoadFromStream(Stream: TStream) - загружает строки списка из потока данных (см. ниже).
 Move(Curlndex, Newlndex: Integer) - изменяет позицию элемента (пары строка-объект) в списке.
 SaveToFile(const FileName: string) - сохраняет строки списка в текстовом файле.
 SaveToStream(Stream: TStream) - сохраняет строки списка в потоке данных.
 SetText(Text: PChar) - загружает строки списка из одной большой нуль-терминированной строки.
Класс TStringList добавляет к TStrings несколько дополнительных свойств и методов, а также два свойства-события для уведомления об изменениях в списке. Они описаны ниже.
Свойства:
 Duplicates: TDuplicates - определяет, разрешено ли использовать дублированные строки в списке. Свойство может принимать следующие значения: dupIgnore (дубликаты игнорируются), dupAccept (дубликаты разрешены), dupError (дубликаты запрещены, попытка добавить в список дубликат вызывает ошибку).
 Sorted: Boolean - если имеет значение True, то строки автоматически сортируются в алфавитном порядке.
Методы:
 Find(const S: string; var Index: Integer): Boolean - выполняет поиск строки S в списке строк. Если строка найдена, Find помещает ее позицию в переменную, переданную в параметре Index, и возвращает True.
 Sort - сортирует строки в алфавитном порядке.
События:
 OnChange: TNotifyEvent - указывает на обработчик события, который выполнится при изменении содержимого списка. Событие OnChange генерируется после того, как были сделаны изменения.
 OnChanging: TNotifyEvent - указывает на обработчик события, который выполнится при изменении содержимого списка. Событие OnChanging генерируется перед тем, как будут сделаны изменения.
Ниже приводится фрагмент программы, демонстрирующий создание списка строк и манипулирование его элементами:
var
 Items: TStrings;
 I: Integer;
begin
 { Создание списка }
 Items := TStringList.Create;
 Items.Add('Туризм');
 Items.Add('Наука');
 Items.Insert(1, 'Бизнес');
 { Работа со списком }
 for I := 0 to Items. Count - 1 do
 Items[I] := Uppercase(Items [I]);
 { Удаление списка }
 Items.Free;
end;
==== КЛАССЫ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПОТОКА ДАННЫХ ====
В Delphi существует иерархия классов для хранения и последовательного ввода-вывода данных. Классы этой иерархии называются потоками. Потоки лучше всего представлять как файлы. Классы потоков обеспечивают различное физическое представление данных:
файл на диске, раздел оперативной памяти, поле в таблице базы данных (см. табл. 1).
Таблица 1.
Класс 	Описание
TStream 	Абстрактный поток, от которого наследуются все остальные. Свойства и методы класса TStream образуют базовый интерфейс потоковых объектов.
THandleStream 	Поток, который хранит свои данные в файле. Для чтения-записи файла используется дескриптор (handle), поэтому поток называется дескрипторным. Дескриптор - это номер открытого файла в операционной системе. Его возвращают низкоуровневые функции создания и открытия файла.
TFileStream 	Поток, который хранит свои данные в файле. Отличается от ThandleStream тем, что сам открывает (создает) файл по имени, переданному в конструктор.
TMemoryStream 	Поток, который хранит свои данные в оперативной памяти. Моделирует работу с файлом. Используется для хранения промежуточных результатов, когда файловый поток не подходит из-за низкой скорости передачи данных.
TResourceStream	Поток, обеспечивающий доступ к ресурсам в Windows-приложении.
TBIobStream 	Обеспечивает последовательный доступ к большим полям таблиц в базах данных.
Потоки широко применяются в библиотеке VCL и наверняка вам понадобятся. Поэтому ниже кратко перечислены их общие ключевые свойства и методы.
Общие свойства:
 Position: Longint - текущая позиция чтения-записи.
 Size: Longint - текущий размер потока в байтах.
Общие методы:
 CopyFrom(Source: TStream; Count: Longint): Longint - копирует Count байт из потока Source в свой поток.
 Read(var Buffer; Count: Longint): Longint - читает Count байт из потока в буфер Buffer, продвигает текущую позицию на Count байт вперед и возвращает число прочитанных байт. Если значение функции меньше значения Count, то в результате чтения был достигнут конец потока.
 ReadBuffer(var Buffer; Count: Longint) - читает из потока Count байт в буфер Buffer и продвигает текущую позицию на Count байт вперед. Если выполняется попытка чтения за концом потока, то генерируется ошибка.
 Seek(Offset: Longint; Origin: Word): Longint - продвигает текущую позицию в потоке на Offset байт относительно позиции, заданной параметром Origin. Параметр Origin может иметь одно из следующих значений: 0 - смещение задается относительно начала потока; 1 - смещение задается относительно текущей позиции в потоке; 2 - смещение задается относительно конца потока.
 Write(const Buffer; Count: Longint): Longint - записывает в поток Count байт из буфера Buffer, продвигает текущую позицию на Count байт вперед и возвращает реально записанное количество байт. Если значение функции отличается от значения Count, то при записи была ошибка.
 WriteBuffer(const Buffer; Count: Longint) - записывает в поток Count байт из буфера Buffer и продвигает текущую позицию на Count байт вперед. Если по какой-либо причине невозможно записать все байты буфера, то генерируется ошибка.
Ниже приводится фрагмент программы, демонстрирующий создание файлового потока и запись в него строки:
var
 Stream: TStream;
 S: AnsiString;
 StrLen: Integer;
begin
 { Создание файлового потока }
 Stream := TFileStream.Create('Sample.Dat', fmCreate);
 { Запись в поток некоторой строки }
 StrLen := Length(S) * SizeOf(Char);
 Stream.Write (StrLen, SizeOf (Integer) ) ; { запись длины строки }
 Stream.Write (S, StrLen); { запись символов строки }
 { Закрытие потока }
 Stream.Free;
end;
==== Итоги ====
Теперь для вас нет секретов в мире ООП. Вы на достаточно серьезном уровне познакомились с объектами и их свойствами; узнали, как объекты создаются, используются и уничтожаются. Если не все удалось запомнить сразу - не беда. Возвращайтесь к материалам главы по мере решения стоящих перед вами задач, и работа с объектами станет простой, естественной и даже приятной. Когда вы добьетесь понимания того, как работает один объект, то автоматически поймете, как работают все остальные. Теперь мы рассмотрим то, с чем вы встретитесь очень скоро - ошибки программирования.
ID: 00091
Category:Статьи