Лекция 7

Лекция 7. ООП. Абстракция. Инкапсуляция

Абстракция

• Абстракция — придание объекту характеристик, которые чётко определяют его концептуальные границы, отличая от всех других объектов.
• Основная идея: отделить способ использования составных объектов данных от деталей их реализации в виде более простых объектов.

Инвариант

• Инвариант в ООП — выражение, определяющее непротиворечивое внутреннее состояние объекта.
• Должен сохраняться между вызовами публичных методов класса.

Class

• Класс — универсальный, комплексный тип данных, состоящий из тематически единого набора «полей» (переменных) и «методов» (функций для работы с этими полями).
• Является моделью информационной сущности с внутренним и внешним интерфейсами для оперирования своим содержимым.

Инкапсуляция

• Механизм языка, позволяющий ограничить доступ одних компонентов программы к другим.
• Языковая конструкция, позволяющая связать данные с методами, предназначенными для обработки этих данных.

Access Modifiers (модификаторы доступа)

• Public — доступно всем.
• Protected — доступно классу и его наследникам.
• Private — доступно только классу.

Constructor (конструктор)

• Специальный, не статический метод, используемый для инициализации объекта (обеспечивает инвариант).
• Название этого метода совпадает с именем класса.
• Не имеет возвращаемого типа.

Виды конструкторов:

• Default constructor (без аргументов):
  • Если нет ни одного конструктора, то дефолтный = умолчательный (компилятор сгенерирует сам).
  • Если объявлен хотя бы один конструктор (любой), а дефолтный — нет, компилятор его уже не смастерит (даже не скомпилится конструирование без аргументов).
  • Если в любом converting-конструкторе все аргументы сделать аргументами по умолчанию — используется как дефолтный в случае необходимости.
• Converting constructor (из других типов).
• Copy constructor — создаёт такой же объект (передача объекта через константную ссылку: T(const T&)).
• Move constructor — передаёт значение, а сам зануляется/инвалидируется; используются rvalue ref (T(T&&)) — будут разбираться во втором семестре подробно.

Порядок инициализации полей класса — в том же порядке, что и их декларация (объявление). Сделано это для того, чтобы деструктор работал однозначно (а работает он строго противоположно конструктору).

Method

• const-метод — гарантия, что переменные-члены не изменятся внутри метода:

  int getValue() const;
  

• В const-методе нельзя менять состояние объекта; нельзя вызывать неконстантные методы для константных объектов.

Destructor (деструктор)

• Имя: ~ClassName().
• Вызывается при уничтожении объекта.
• Обычно используется для освобождения ресурсов.

operator= (оператор присваивания)

• Принимает const T&, возвращает T&.
• Важна проверка на самоприсваивание (if (this == &other) return *this;).
• Важно освобождение данных в объекте, которому присваиваем, если это необходимо (new/delete).

MyClass& operator=(const MyClass& other) {
    if (this == &other) return *this;
    // освободить старые данные
    // скопировать новые данные
    return *this;
}

Ключевое слово default

• Указывает компилятору самостоятельно сгенерировать соответствующую функцию класса.
• Применимо к: конструктору по умолчанию, конструктору копирования, конструктору перемещения, операторам присваивания (копированием и перемещением), деструктору.

MyClass() = default;

Ключевое слово delete

• Позволяет явно отказаться от использования стандартного конструктора/метода.
• Введено с C++11.

MyClass(const MyClass&) = delete;  // запрет копирования

Геттеры

• Методы, возвращающие значения каких-то полей класса.
• Обычно объявляются как const.

Ключевое слово explicit

• Используется для предотвращения неявных преобразований при вызовах функций.

class MyClass {
public:
    explicit MyClass(int x);
};
MyClass obj = 5;  // ошибка: неявное преобразование запрещено
MyClass obj(5);   // OK

Special Members — таблица генерации компилятором

Rule of Three

Если определён хотя бы один из трёх методов, то надо определить все три:

• Destructor
• Copy constructor
• Copy assignment operator

Rule of Five (C++11+)

Если определён хотя бы один из пяти методов, то надо определить все пять:

• Destructor
• Copy constructor
• Copy assignment operator
• Move constructor
• Move assignment operator

Rule of Zero: лучше всего проектировать классы так, чтобы не определять ни одного из этих методов вручную, а полагаться на корректные члены-классы (умные указатели, контейнеры и т.п.).