Lớp và đối tượng CHƯƠNG 7 LỚP VÀ ĐỐI TƯỢNG Lập trình có cấu trúc và lập trình hướng đối tượng Lớp và đối tượng Đối của phương thức - Con trỏ this Ham tao (contructor) Hàm hủy (destructor) Các hàm trực tuyến (inline) I. LẬP TRÌNH CÓ CÁU TRÚC VÀ LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐÓI TƯỢNG 1. Phương pháp lập trình cấu trúc — Lập trình cấu trúc là tổ chức chương trình thành các chương trình con. Trong một sô ngôn ngữ như PASCAL có 2 kiêu chương trình con là thủ tục và hàm, còn trong C++ chỉ có một loại chương trình con là hàm.
— Hàm là một đơn vị chương trình độc lập dùng để thực hiện một phần việc nào đó như: Nhập số liệu, in kết quả hay thực hiện một số công việc tính toán. Hàm cần có đối và các biến, mảng cục bộ dùng riêng cho hàm. —_ Việc trao đổi dữ liệu giữa các hàm thực hiện thông qua các đối và các biến toản cục. — Một chương trình cấu trúc gồm các cấu trúc đữ liệu (như biến, mảng, bản ghi) và các hàm, thủ tục.
—_ Nhiệm vụ chính của việc tổ chức thiết kế chương trình cấu trúc là tổ chức chương trình thành các hàm, thủ tục. Ví dụ, ta xét yêu cầu sau: Viết chương trình nhập toạ độ (x,y) của một dãy điểm, sau đó tìm một cặp điểm cách xa nhau nhất. Trên tư tưởng của lập trình cấu trúc có thê tổ chức chương trình như sau: 5 - Sử dụng 2 mảng thực toàn bộ x va y để chứa toạ độ dãy điểm. « Xay dung 2 ham: Hàm nhapsl dùng để nhập toạ độ n điểm, hàm này có một đối là biến nguyên n và được khai báo như sau: void nhapsl(int n); Hàm do_ dai dùng để tính độ dài đoạn thắng đi qua 2 điểm có chỉ số là ¡ và j, 212 Chương 7.
Lớp và đối tượng nó được khai báo như sau: float do_dai(int i, int j); Chương trình C của ví dụ trên được viết như sau: #include <stdio.2)); } void nhapsl(int n) { int i; for (i=1; i<=n; ++i) { printf("\n Nhap toa do x, y cua diem thu %d : ",i); scanf("%f%f”,&x[i],&y[i]); } } void main() { int n, i, j, imax,jmax; float d, dmax; printf("\n So diem N= "); scanf("%d", &n); nhapsl(n); dmax=do_ dai(1,2);imax=1; jmax=2; for(i=1; i<=n-1; ++i) for (j=i+1; j<=n; ++j) { d=do_dai(i,j); if (d>dmax) 213 Chương 7. Lớp và đối tượng dmax=d; imax=i; jmax=j; } printf(nDoan thang lon nhat co do dai bang: %0. Phương pháp lập trình hướng đối tượng Là lập trình có cấu trúc + trừu tượng hóa dữ liệu. Có nghĩa chương trình tổ chức dưới dạng cấu trúc.
Tuy nhiên việc thiết kế chương trình sẽ xoay quanh dữ liệu, lấy dữ liệu làm trung tâm. Nghĩa là trả lời câu hỏi: Chương trình làm việc với những đối tượng dữ liệu nào, trên các đối tượng dữ liệu này cần thao tác, thực hiện những gì. Từ đó gắn với mỗi đối tượng dữ liệu một số thao tác thực hiên cố định riêng của đối tượng dữ liệu đó, điều này sẽ qui định chặt chẽ hơn những thao tác nào được thực hiện trên đối tượng dữ liệu nào. Khác với lập trình cấu trúc thuần túy, trong đó dữ liệu được khai báo riêng rẽ, tách rời với thao tác xử lý, do đó việc xử lý dữ liệu thường không thống nhất khi chương trình được xây dựng từ nhiều lập trình viên khác nhau.
Từ đó lập trình hướng đối tượng được xây dựng dựa trên đặc trưng chính là khái niệm đóng gói. Đóng gói là khái niệm trung tâm của phương pháp lập trình hướng đối tượng, trong đó dữ liệu và các thao tác xử lý nó sẽ được qui định trước và "đóng" thành một "gói" thống nhất, riêng biệt với các dữ liệu khác tạo thành kiểu dữ liệu với tên gọi là các lớp. Như vậy một lớp không chỉ chứa dữ liệu bình thường như các kiểu dữ liệu khác mà còn chứa các thao tác để xử lý dữ liệu này. Các thao tác được khai báo trong gói dữ liệu nào chỉ xử lý dữ liệu trong gói đó và ngược lại dữ liệu trong một gói chỉ bị tác động, xử lý bởi thao tác đã khai báo trong gói đó.
Điều này tạo tính tập trung cao khi lập trình, mọi đối tượng trong một lớp sẽ chứa cùng loại dữ liệu được chỉ định và cùng được xử lý bởi các thao tác như nhau. Mọi lập trình viên khi làm việc với dữ liệu trong một gói đều sử dụng các thao tác như nhau để xử lý đữ liệu trong gói đó. C++ cung cấp cách thức đề tạo một cấu trúc dit liệu mới thể hiện các gói nói trên, cấu trúc dữ liệu này được gọi là lớp. Đề minh hoạ các khái niệm vừa nêu về kiêu dữ liệu lớp ta trở lại xét bài toán tìm độ dài lớn nhất đi qua 2 điểm.
Trong bài toán này ta gặp một thực thé la day điểm. Các thành phần dữ liệu của lớp dãy điểm gồm: « _ Biến nguyên n là số điểm của dãy * Con tro X kiểu thực trỏ đến vùng nhớ chứa dãy hoành độ 214 Chương 7. Lớp và đối tượng « _ Con trỏ ÿ kiểu thực trỏ đến vùng nhớ chứa dãy tung độ Các phương thức cần đưa vào theo yêu cầu bài toán gồm: 5 - Nhập toạ độ một điểm * Tinh d6 dai doan thang đi qua 2 điểm Dưới đây là chương trình viết theo thiết kế hướng đối tượng.h> class daydiem { int n; float *x,*y; public: float do_dai(int i, int j) { return sqrt(pow(x{i]-x[j],2)+pow(yfi]-yU],2)); } void nhapsl(void); } void daydiem::nhapsl(void) { int i; printf("\n So diem N= "); scanf("%d",&n); X = (float*)malloc((n+1)*sizeof(float)); y = (float*)malloc((n+1)*sizeof(float)); for (i=1; i<=n; ++i) { printf("\n Nhap toa do x, y cua diem thu %d : ",i); scanf("%f%f", &x[i],&y[i]); 215 Chương 7. Lớp và đối tượng void main() { clrscr(); daydiem p; p.nhapslQ; int n,i,j,imax,jmax; float d,dmax; n=p.do_dai(i,j); if (d>dmax) { dmax=d; imax=i; jmax=j; } } printf("\n Doan thang lon nhat co do dai bang: %0.2f",dmax); printf("\n Di qua 2 diem co chi so la %d va %d" , imax,jmax); getch(); ll.
LỚP VÀ ĐÓI TƯỢNG Trong lập trình hướng đối tượng, lớp (class) là một khái niệm rất quan trọng, nó cho phép giải quyết các vấn đề phức tạp của việc lập trình. Một lớp đơn (được định nghĩa như struct, union, hoặc class) bao gồm các hàm và dữ liệu có liên quan. Các hàm này là các hàm thành phần (member functon) hay còn là phương thức (method), thể hiện tác động của lớp có thể được thực hiện trên dữ liệu của chính lớp đó (data member). Cũng giống như cấu trúc, lớp có thể xem như một kiểu dữ liệu.
Vì vậy lớp còn gọi là kiểu đối tượng và lớp được dùng để khai báo các biến, mảng đối tượng (như thể dùng kiểu int để khai báo các biến mảng nguyên). Như vậy từ một lớp có thé tạo ra (bằng cách khai báo) nhiều đối tượng (biến, 216 Chương 7. Lớp và đối tượng mảng) khác nhau. Mỗi đối tượng có vùng nhớ riêng của mình vả vì vậy ta cũng có thê quan niệm lớp chính là tập hợp các đôi tượng cùng kiêu.
Khai báo lớp Đề khai báo một lớp, ta sử dụng từ khoá class như sau: class tên_ lớp { II Khai báo các thành phân dữ liệu (thuộc tính) II Khai báo các phương thức (hàm) } Chú ý: Việc khai báo một lớp không chiếm giữ bộ nhớ, chicác đối tượng của lớp mới thực sự chiêm giữ bộ nhớ. Thuộc tính của lớp có thể là các biến, mảng, con trỏ có kiểu chuẩn (int, float, char, char*, long,.) hoặc kiểu ngoài chuẩn đã định nghĩa trước (cau trúc, hợp, lớp,. Thuộc tính của lớp không thể có kiểu của chính lớp đó, nhưng có thể là con trỏ của lớp này, ví dụ: class A { Ax; //Khéng cho phép, vi x có kiểu lớp A A*p; //Cho phép , vi p là con trỏ kiểu lớp A }; 2. Khai báo các thành phần của lớp (thuộc tính và phương thức) a.
Các từ khóa privafe và public Khi khai báo các thành phần dữ liệu và phương thức có thể đùng các từ khoá private và public để quy định phạm vi sử dụng của các thành phần này. Trong đó từ khóa private qui định các thành phần (được khai báo với từ khóa này) chỉ được sử dụng bên trong lớp (trong thân các phương thức của lớp). Các hàm bên ngoài lớp (không phải là phương thức của lớp) không được phép sử dụng các thành phần này. Đặc trưng này thé hiện tinh che giấu thông tin trong nội bộ của lớp, đê đến được các thông tin này cần phải thông qua chính các thành phần hàm của lớp đó.
Do vậy thông tin có tính toàn vẹn cao và việc xử lý thông tin (dữ liệu) này mang tính thống nhất hơn và hầu như dữ liệu trong các lớp đều được khai báo với từ khóa này. Ngược lại với private, các thành phần được khai báo với từ khóa public được phép sử dụng ở cả bên trong và bên ngoài lớp, điều này cho phép trong chương trình có thé sử dụng các hàm này đề truy nhập đến dữ liệu của lớp. Hiển nhiên nếu các thành phần đữ liệu đã khai báo là privte thì các thành phần hàm phải có ít nhất một vài hàm được khai báo dạng public để chương trình có thể truy cập được, nếu không 217 Chương 7. Lớp và đối tượng toàn bộ lớp sẽ bị đóng kín và điều này không giúp gì cho chương trình.
Do vậy cách khai báo lớp tương đối phổ biến là các thành phần dữ liệu được ở dạng private và thành phần hàm dưới dạng public. Nếu không quy định cụ thể (không dùng các từ khoá private va public) thì C++ hiểu đó là private. Các thành phân dữ liệu (thuộc tính) Được khai báo như khai báo các thành phần trong kiểu cấu trúc hay hợp. Bình thường các thành phân này được khai báo là private đê bảo đảm tính giâu kín, bảo vệ an toàn dữ liệu của lớp không cho phép các hàm bên ngoài xâm nhập vào các dữ liệu này.
Các phương thức (hàm thành viên) Thường khai báo là public để chúng có thể được gọi tới (sử dụng) từ các hàm khác trong chương trình. Các phương thức có thể được khai báo và định nghĩa bên trong lớp hoặc chỉ khai báo bên trong còn định nghĩa cụ thể, của phương thức có thể được viết bên ngoài. Thông thường, các phương thức ngắn được viết (định nghĩa) bên trong lớp, còn các phương thức dài thì việt bên ngoài lớp. Một phương thức bat kỳ của một lớp, có thể sử dụng bat ky thanh phan (thudc tính và phương thức) nào của lớp đó và bât kỳ hàm nào khác trong chương trình (vì phạm vi sử dụng của hàm là toàn chương trình).
Giá trị trả về của phương thức có thể có kiểu bất kỳ (chuẩn và ngoài chuẩn) Ví dụ sau sẽ minh hoạ các điều nói trên.