Урок №115. Инкапсуляция, Геттеры и Сеттеры
Обновл. 13 Сен 2021 |
На предыдущем уроке мы узнали, что переменные-члены класса по умолчанию являются закрытыми. Новички, которые изучают объектно-ориентированное программирование, очень часто не понимают, почему всё обстоит именно так.
Зачем делать переменные-члены класса закрытыми?
В качестве ответа, воспользуемся аналогией. В современной жизни мы имеем доступ ко многим электронным устройствам. К телевизору есть пульт дистанционного управления, с помощью которого можно включать/выключать телевизор. Управление автомобилем позволяет в разы быстрее передвигаться между двумя точками. С помощью фотоаппарата можно делать снимки.
Все эти 3 вещи используют общий шаблон: они предоставляют вам простой интерфейс (кнопка, руль и т.д.) для выполнения определенного действия. Однако, то, как эти устройства фактически работают, скрыто от вас (как от пользователей). Для нажатия кнопки на пульте дистанционного управления вам не нужно знать, что выполняется «под капотом» пульта для взаимодействия с телевизором. Когда вы нажимаете на педаль газа в своем автомобиле, вам не нужно знать о том, как двигатель внутреннего сгорания приводит в движение колеса. Когда вы делаете снимок, вам не нужно знать, как датчики собирают свет в пиксельное изображение.
Такое разделение интерфейса и реализации чрезвычайно полезно, поскольку оно позволяет использовать объекты, без необходимости понимания их реализации. Это значительно снижает сложность использования этих устройств и значительно увеличивает их количество (устройства с которыми можно взаимодействовать).
По аналогичным причинам разделение реализации и интерфейса полезно и в программировании.
Инкапсуляция
В объектно-ориентированном программировании инкапсуляция (или «сокрытие информации») — это процесс скрытого хранения деталей реализации объекта. Пользователи обращаются к объекту через открытый интерфейс.
В языке C++ инкапсуляция реализована через спецификаторы доступа. Как правило, все переменные-члены класса являются закрытыми (скрывая детали реализации), а большинство методов являются открытыми (с открытым интерфейсом для пользователя). Хотя требование к пользователям использовать публичный интерфейс может показаться более обременительным, нежели просто открыть доступ к переменным-членам, но на самом деле это предоставляет большое количество полезных преимуществ, которые улучшают возможность повторного использования кода и его поддержку.
Преимущество №1: Инкапсулированные классы проще в использовании и уменьшают сложность ваших программ.
С полностью инкапсулированным классом вам нужно знать только то, какие методы являются доступными для использования, какие аргументы они принимают и какие значения возвращают. Не нужно знать, как класс реализован изнутри. Например, класс, содержащий список имен, может быть реализован с использованием динамического массива, строк C-style, std::array, std::vector, std::map, std::list или любой другой структуры данных. Для использования этого класса, вам не нужно знать детали его реализации. Это значительно снижает сложность ваших программ, а также уменьшает количество возможных ошибок. Это является ключевым преимуществом инкапсуляции.
Все классы Стандартной библиотеки C++ инкапсулированы. Представьте, насколько сложнее был бы процесс изучения языка C++, если бы вам нужно было знать реализацию std::string, std::vector или std::cout (и других объектов) для того, чтобы их использовать!
Преимущество №2: Инкапсулированные классы помогают защитить ваши данные и предотвращают их неправильное использование.
Глобальные переменные опасны, так как нет строгого контроля над тем, кто имеет к ним доступ и как их используют. Классы с открытыми членами имеют ту же проблему, только в меньших масштабах. Например, допустим, что нам нужно написать строковый класс. Мы могли бы начать со следующего:
BestProg
Содержание
Поиск на других ресурсах:
Свойство – это специальное поле класса, содержащее программный код доступа к внутренним переменным (полям) класса или вычисления некоторого значения. Свойства обеспечивают удобный и рациональный путь доступа к внутренней переменной в классе.
Общая форма объявления свойства в классе
Если имя свойства встречается в правой части оператора присваивания или в выражении
Если имя свойства встречается в левой части оператора присваивания
2. Преимущества использования свойств в классах
Использование свойств в классах дает следующие преимущества:
3. Пример свойства, реализующего чтение/запись переменной типа int
В примере демонстрируется простой случай доступа к свойству в классе. Объявляется класс с именем IntNumber в котором реализованы:
Текст класса IntNumber и его использование в функции main() следующий (приложение типа Console Application)
Результат выполнения программы
5. Пример свойства, которое реализует доступ к внутренней переменной, которая есть массивом чисел типа double
Также с помощью аксессора set в каждый элемент массива A заносится значение value/A.length
Результат работы программы
6. Пример свойства, которое реализует доступ к структурной переменной ( struct )
Текст программы для приложения типа Console Application следующий
Результат работы программы
7. Пример свойства, которое реализует доступ к объекту класса
В примере демонстрируется доступ к объекту класса с помощью свойства.
Текст демонстрационной программы, созданной по шаблону Console Application следующий
Как видно из вышеприведенного кода, в классе Line реализованы два свойства, которые осуществляют доступ к объекту класса Point
Результат выполнения программы
8. Определяют ли свойства место в памяти для полей класса?
Нет, не определяют. Свойства руководят доступом к полям. Само свойство не представляет поле (член данных) класса. Поле должно быть определено в классе независимо от свойства.
Использование свойств (Руководство по программированию в C#)
В отличие от полей, свойства не классифицируются как переменные. Соответственно, нельзя передать свойство в качестве параметра ref или out.
Свойства нашли широкое применение в программировании. Их можно использовать для проверки данных перед подтверждением изменения; для прозрачного предоставления доступа к данным класса, которые фактически извлекаются из других источников, например из базы данных; для выполнения действия при изменении данных (например, в этом случае может создаваться событие или изменяться значение других полей).
В этом примере Month объявляется как свойство, а метод доступа set обеспечивает установку значения Month в диапазоне от 1 до 12. Для отслеживания фактического значения свойство Month использует частное поле. Фактическое местоположение данных свойства часто называется «резервным хранилищем». Как правило, в качестве резервного хранилища свойства используют частные поля. Поле помечается как частное для того, чтобы гарантировать возможность его изменения только посредством вызова свойства. Дополнительные сведения об ограничениях открытого и закрытого доступа см. в разделе Модификаторы доступа.
Автоматически реализуемые свойства поддерживают упрощенный синтаксис для простых объявлений свойств. Дополнительные сведения см. в разделе Автоматически реализуемые свойства.
Метод доступа get
Метод доступа get должен завершаться инструкцией return или throw, при этом управление не может передаваться из тела метода доступа.
Метод доступа get можно использовать для возврата значения поля напрямую или после вычисления. Пример:
Метод доступа set
При присвоении значения свойству вызывается метод доступа set с аргументом, содержащим новое значение. Пример:
Использование имени явного параметра ( value ) для объявления локальной переменной в методе доступа set является ошибкой.
Метод доступа init
Комментарии
Свойство может быть помечено как виртуальное с помощью ключевого слова virtual. Это позволяет производным классам переопределять поведение свойства с помощью ключевого слова override. Дополнительные сведения об этих параметрах см. в разделе Наследование.
Свойство, переопределяющее виртуальное свойство, также может быть запечатанным (sealed). Это указывает, что для производных классов оно больше не является виртуальным. Наконец, свойство можно объявить абстрактным (abstract). Это означает, что в классе не будет определена реализация такого свойства, и в производных классах должны использоваться собственные реализации. Дополнительные сведения об этих параметрах см. в разделе Абстрактные и запечатанные классы и члены классов.
Использование модификаторов virtual, abstract или override в методе доступа статического (static) свойства является ошибкой.
Примеры
В этом примере демонстрируются свойства экземпляра, а также статические и доступные только для чтения свойства. Этот метод принимает введенное с клавиатуры имя сотрудника, увеличивает значение NumberOfEmployees на 1, после чего отображает имя и номер сотрудника.
Пример скрытого свойства
В этом примере демонстрируется доступ к свойству базового класса, которое скрыто в производном классе другим свойством с таким же именем:
На что следует обратить внимание в предыдущем примере:
Свойство Name в производном классе скрывает свойство Name базового класса. В таком случае в объявлении свойства в производном классе используется модификатор new :
Для доступа к скрытому свойству в базовом классе используется приведение (Employee) :
Дополнительные сведения о скрытии элементов см. в разделе Модификатор new.
Пример переопределения свойства
Свойства (Руководство по программированию в C#)
Свойство — это член, предоставляющий гибкий механизм для чтения, записи или вычисления значения частного поля. Свойства можно использовать, как если бы они были членами общих данных, но фактически они представляют собой специальные методы, называемые методами доступа. Это позволяет легко получать доступ к данным и помогает повысить безопасность и гибкость методов.
Общие сведения о свойствах
Свойства позволяют классу предоставлять общий способ получения и задания значений, скрывая при этом код реализации или проверки.
Метод доступа get используется для возврата значения свойства, а метод доступа set — для присвоения нового значения. В C# 9 и более поздних версий метод доступа к свойству init используется для назначения нового значения только при создании объекта. Эти методы доступа могут иметь различные уровни доступа. Дополнительные сведения см. в разделе Доступность методов доступа.
Простые свойства, не требующие пользовательского кода метода доступа, можно реализовать как определения текста выражений или как автоматически реализуемые свойства.
Свойства с резервными полями
Одной из базовых схем реализации свойств является использование закрытого резервного поля для установки и извлечения значения свойства. Метод доступа get возвращает значение закрытого поля, а метод доступа set может выполнять определенные проверки данных до присвоения значению закрытого поля. Оба метода доступа также могут выполнять некоторые преобразования или вычисления данных до их сохранения или возвращения.
Определения текста выражений
Автоматически реализуемые свойства
В некоторых случаях свойство get и методы доступа set просто присваивают значение резервному полю или извлекают значение из него без включения дополнительной логики. С помощью автоматически реализуемых свойств можно упростить код, в то время как компилятор C# будет прозрачно предоставлять вам резервное поле.
С# для AS3 разработчиков. Часть 3: get, set, sealed, using, const, readonly
Сегодня мы закончим разбираться с классами в C# (с точки зрения AS3 разработчика) и подготовимся к следующей статье, в которой мы сможем познакомиться с понятиями, аналогов которых нет в AS3. В текущей статье мы рассмотрим способ реализации:
— геттеров/сеттеров (getter/setter)
— функций и классов, которые нельзя переопределять/наследовать (final)
— констант
— пакетов
Давайте начнём с геттеров и сеттеров. Чтобы освежить память, вот, как они выглядели в AS3:
А вот, эквивалент в С#:
Как мы можем увидеть, в C#, вместо объявления 2 функций, геттер и сеттер объявлены в виде единственной переменной. Правда, эта переменная не заканчивается точкой с запятой (;), а содержит блок в виде фигурных скобок, внутри которого есть 2 части: get<> и set<>. Эти части являются геттер и сеттер функциями. Внутри сеттера у вас будет доступ к новому ключевому слову value, оно представляет собой значение, которое должно быть установлено и вам не нужно объявлять его, как это приходилось делать в AS3. Если не брать в расчёт это отличие в синтаксисе, геттеры и сеттеры работают одинаково в C# и AS3.
C# предоставляет возможность использовать сокращённую запись для подобных функций, позволяя избежать написание лишнего кода для простых функций:
Использование этой конструкции автоматически создаст переменную _name и геттер/сеттер функции, как в примере выше. Но что, если вам не нужна функция-сеттер? Просто уберите её:
Скорее всего, вам необходимо будет, как минимум, предоставить возможность классу Person устанавливать значения этой переменной. Для этого сеттер может быть объявлен private:
И ещё, немного терминологии C#: поля класса, у которых есть get и/или set функции (Name), называются “свойства”. Переменные, которые используются для хранения этих данных (_name), называются “вспомогательные поля”.
А теперь, давайте поговорим о final функциях, которые не могут быть переопределены (AS3):
С# предоставляет идентичный функционал, используя слово sealed:
Пакеты и namespace
В C#, пакеты называются namespace, вот и всё:
В C# вы используете ключевое слово using для namespace:
Константы и readonly переменные
И напоследок, давайте поговорим о константах. Вот, как в AS3 может быть создано поле, которое нельзя изменить после объявления:
Вот, как это можно сделать в C#:
Важный нюанс: в C# для констант можно использовать только базовые типы (например, int) и строки. Это необходимо потому, что подобное поле не будет существовать на самом деле, вместо этого, везде, где оно используется, будут подставлены значения этого поля. Так же, это означает, что подобные поля автоматически становятся статическими (static), и их не нужно объявлять, как static отдельно. После компиляции класс Person в C# будет выглядеть следующим образом:
В AS3 ключевое слово const использовалось исключительно для проверки на этапе компиляции и не приводило к изменениям/подстановкам в коде. Если необходимо добиться похожего поведения в C# или необходимо использовать не базовый тип данных (например, Person), то нужно использовать ключевое слово readonly:
В примере выше присутствует 2 readonly поля:
1) Newborn – поле, которое было объявлено с ключевым словом static (readonly поля, в отличии от констант, не обязательно являются static). Данное поле будет инициализировано в том месте, где оно объявлено (по-аналогии с константами в AS3).
2) Age – поле, которое является readonly, но не является static. Оно будет инициализировано в конструкторе.
В завершении, сравнение описанных особенностей C# и AS3 кода:
В следующей статье мы, наконец-то, начнём рассматривать понятия, аналогов которых нет в AS3.
