Использование класса в качестве типа данных

 

Классы можно использовать в качестве типов данных как в других классах, так и в функциях. Рассмотрим пример использования одного класса в качестве типа данных в другом классе.

namespace Nasl22

{

class mas1

{ // класс mas1 будет в дальнейшем использован в качестве типа данных

protected int[] a;

public mas1()

{ // конструктор

int n;

Console.Write("Elements ");

n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

a = new int[n];

}

public void inpt()

{ // ввод массива

for (int i = 0; i < a.Length; i++)

{

Console.Write("a[" + i + "]=");

a[i] = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

}

int sum()

{ // нахождение суммы

int s=0;

for(int i=0;i<a.Length;i++)

s+=a[i];

return s;

}

public int summa

{ // свойство

get { return sum(); }

}

public int this[int k]

{ // индексатор

get { return a[k];}

set { a[k] = value; }

}

}

class cl_a

{

public mas1 arr1; //объявим переменную типа класс mas1

int sm;

public cl_a()

{ // конструктор класса cl_a, он создает и экземпляр mas1

arr1 = new mas1();

arr1.inpt();

}

public int st1()

{ // обращение к свойству класса mas1

sm=arr1.summa;

return sm;

}

}

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

cl_a my = new cl_a();

int n, m,r;

n = my.arr1.summa; //обращение к свойству

r = my.st1(); //обращение к собственной функции,

// которая в свою очередь обращается к свойству класса mas1

m = my.arr1[2]; // работает индексатор

Console.WriteLine("Сумма=" + n + " Сумма="+

r+" элемент [2] =" + m);

Console.ReadLine();

} } }

 

Следующий пример иллюстрирует использование класса в качестве типа данных при работе с функциями: введем пары «имя – шифр» и выведем имя, соответствующее максимальному значению шифра (предположим, что оно единственное). Наличие обеих строк: инициализация массива и инициализация каждого элемента массива в цикле обязательно!

namespace FunKlass

{

class dan

{ // этот класс будем использовать в качестве типа данных

public string s1;

public int k;

}

class Program

{

static dan[] fun2()

{ // функция определения количества элементов dan в массиве ,

// инициализация и ввод массива.

int n,m;

dan []w;

Console.Write("Элементов ? ");

n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

w = new dan[n]; // инициализируем массив

for (int i = 0; i < n; i++)

{

w[i] = new dan(); // инициализируем элемент массива

Console.Write("Элемент " + i + " Имя ");

w[i].s1 = Console.ReadLine();

Console.Write("Элемент " + i + " Номер ");

w[i].k=Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

return w;

}

static dan fun1(dan[] x)

{

string t1;

int max=0;

dan d1=new dan();

for (int i = 0; i < x.Length; i++)

{

if (max < x[i].k)

{

max = x[i].k;

d1 = x[i];

}

}

return d1;

}

 

 

static void Main(string[] args)

{

dan []b;

dan otv;

b = fun2(); //ввод массива классов

otv = fun1(b); // обработка массива классов

Console.WriteLine("Number= " + otv.k + " Name= " + otv.s1);

Console.ReadLine();

} } }

 

Можно использовать и следующие реализации класса dan и функции fun2.

class dan

{

public string s1;

public int k;

public dan()

{

Console.Write("Element String ");

s1 = Console.ReadLine();

Console.Write("Element number ");

k = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

}

static dan[] fun2()

{

int n,m;

dan []w;

Console.Write("Elements ? ");

n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

w = new dan[n];

for (int i = 0; i < n; i++)

{ // каждый элемент вводится конструктором

w[i] = new dan();

}

return w;

}

 

Работа со структурами

 

Класс является ссылочным типом: доступ к его объектам осуществляется с помощью ссылок. Доступ к объектам класса с помощью ссылок вызывает дополнительные накладные расходы при каждом доступе. При работе с маленькими объектами дополнительные расходы могут иметь существенное значение. С целью решения этой проблемы в C# введены структуры. Структура подобна классу, но она имеет тип значение, но не ссылка. Внешне объявление структуры похоже на объявление класса. Структуры могут иметь в своем составе данные, методы, индексаторы, свойства. Конструкторы тоже разрешены, но они обязательно должны иметь параметры; деструкторы – нет. Для создания экземпляра структуры можно вызвать конструктор через new, но можно и не вызывать. В таком случае экземпляр структуры создается, но записанные в конструкторе операции не будут выполнены. Структуры не могут участвовать в процессе наследования, ни в качестве предков, ни в качестве потомков. Исключение: в качестве предка структуры можно указать интерфейс (об интерфейсах поговорим позже).

 

namespace StructFun

{

struct dan1

{

public string s1; // атрибут public обязателен

public int k;

}

class Program

{

static dan1[] inpt()

{ // ввод массива структур

dan1[] temp;

int n;

Console.Write("Elements ? ");

n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

temp = new dan1[n];

for (int i = 0; i < n; i++)

{

Console.Write("Elem " + i + " Num ");

temp[i].k = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

Console.Write("Elem " + i + " Name ");

temp[i].s1 = Console.ReadLine();

}

return temp;

}

static double proc1(dan1 []x)

{ // обработка массива структур

int s = 0;

for (int i = 0; i < x.Length; i++)

s += x[i].k;

return (double)s / x.Length;

}

static void Main(string[] args)

{

dan1[] id; // массив исходных данных

double aver;

id = inpt(); // ввод исходных данных

aver = proc1(id); // обработка массива структур

Console.WriteLine("Average=" + aver);

Console.ReadLine();

} } }

 

Наследование

 

В C# допускается простое наследование: каждый класс может иметь только одного предка. Используя наследование, можно создать базовый класс, который определяет характеристики, присущие множеству связанных объектов. Этот класс затем может быть унаследован другими классами с до­бавлением в каждый из них своих особенностей. Равнозначные термины: ба­зовый класс – класс наследник; родительский класс – дочерний класс; класс предок – класс наследник.

Создадим в качестве примера базовый класс для обработки массива, вклю­чающий определение массива, его ввод и вывод. К элементам базового класса с атрибутом доступа private нет доступа из классов – наследников, они, таким образом, не наследуются. Поэтому рекомендуют (если нет на этот счет особых соображений) дать элементам базового класса атрибут доступа protected.

class arr

{

protected int[] k; //атрибут доступа protected

//необходим для обеспечения доступа из классов - наследников

public arr()

{ // конструктор 1

int n;

Console.Write("Элементов ? ");

n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

k = new int[n];

for (int i = 0; i < n; i++)

{

Console.Write("K[" + i + "]=");

k[i] = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

}

public arr(int p)

{ // конструктор 2

k = new int[p];

for (int i = 0; i < p; i++)

{

Console.Write("K[" + i + "]=");

k[i] = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

}

public void output()

{

Console.WriteLine();

Console.WriteLine("Elements of Array");

for (int i = 0; i < k.Length; i++)

Console.WriteLine("K[" + i + "]=" + k[i]);

} }

 

На его базе можно построить классы обработки массивов. В нашем случае – нахождение суммы. Класс-наследник включает все данные своего предка (за исключением данных с атрибутом доступа private). Наследуются по общим правилам и индексаторы и свойства, а также методы перегрузки операторов.

 

class proc1 : arr // задаем базовый класс arr

{

int q;

public proc1()

{ // конструктор класса наследника

Console.Write("Граница ");

q = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());

}

public int sum()

{

int s = 0;

for (int i = 0; i < k.Length; i++)

if (k[i] > q) s += k[i];

return s;

} }

Использование созданных классов

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

proc1 My = new proc1(); //1

int s1;

My.output(); // обращение к методу предка

s1=My.sum(); // обращение к собственному методу,

// аналогично можно обращаться и к свойствам предка

Console.WriteLine("Summa= " + s1);

Console.ReadLine();

} }

 

При создании экземпляра класса, имеющего предка, (строка // 1) запускаются все конструкторы: в первую очередь конструктор базового класса и затем конструктор класса – наследника. В нашем случае это означает, что будет осуществлен ввод сначала массива и вслед за ним – границы. При наличии большего количества уровней наследования подряд будут запущены конструкторы всех уровней иерархии, начиная с базового.

Если конструкторы не имеют формальных параметров, то при этом никаких проблем не возникает: каждый конструктор независимо от других выполняет свои операторы. Осталось решить вопрос: как обеспечить передачу параметра (ов) конструктору класса – предка, в нашем случае конструктору 2. Проще всего это выполнить с помощью списка инициализации в конструкторе класса – наследника.

public proc1(int k1, int k2): base(k1)

{

q = k2;

}

Запись base(k1)означает, что конструктору базового класса в качестве фактического параметра будет передано значение к1. Пример главной функции в этом случае:

 

 

static void Main(string[] args)

{

int s1;

proc1 Myaa = new proc1(6, 20); //обращение к

// конструктору с параметрами

Myaa.output();

s1=Myaa.sum();

Console.WriteLine("Summa= " + s1);

Console.ReadLine();

}

Лучше всего придерживаться следующего правила: при написании конструктора класса – наследника позаботиться о параметрах непосредственного предка. Таким образом, даже при большом количестве уровней иерархии будет обеспечена согласованная работа конструкторов.

 

Ссылки на объекты

 

C# является языком, требующим строгого соблюдения типа при присваивании. Автоматическое преобразование типов, применяемое при работе с обычными переменными, не распространяется на переменные ссылочного типа: ссылочная переменная одного класса не может ссылаться на объект другого класса. Исключение: ссылочной переменой базового класса можно присвоить ссылку на любой класс-наследник. Рассмотрим это на примере.

namespace Virtual1

{

class X

{

public int a;

public X(int i) {a=i;}

}

class Y:X

{

public int b;

public Y(int i, int j ): base(i) {b=j;}

}

class Class1

{

static void Main(string[] args)

{

X x1= new X(10);

X x2;

Y y1=new Y(15,100);

int k;

x2=x1; //допустимо, переменные одного типа

Console.WriteLine("First "+x1.a+" Second "+x2.a);

x2=y1; //допустимо, Y наследник X

Console.WriteLine("First "+x1.a+" Second "+x2.a);

 

// k=x2.b;ОШИБКА - класс X не имеет переменной b Console.ReadLine(); } } }

 

Возможность доступа к членам класса зависит от типа ссылочной переменной, а не от типа объекта, на который она ссылается. Поэтому закомментированный оператор будет ошибкой. Наследуемый класс «ничего не знает» о членах класса наследника!

 

Конструктор копирования

 

В общем случае в C# разрешено присвоение между объектами одного и то же класса. На практике это означает, что мы получим два указателя на один и тот же объект. Вспомните, точно так же было и при присвоении массивов. Для обеспечения создания нового объекта, которому в момент создания были переданы значения данных уже существующего объекта, но при этом под него выделялась собственная область памяти и в дальнейшем эти два объекта были бы полностью независимыми, необходим конструктор копирования. Единственным формальным параметром конструктора копирования всегда является переменная типа копируемый класс. При наличии конструктора копирования в классе всегда должен быть и обычный конструктор. Обратите внимание на состав формальных параметров конструктора копирования, и вы поймете, почему это так. Рассмотрим следующий пример.

namespace Construct_Coop

{

class Shape

{

protected double a, h;

public Shape(double x, double y)

{ // обычный конструктор

a = x;

h = y;

}

public Shape(Shape ob)

{ // конструктор копирования

a = ob.a;

h = ob.h;

}

public void NewDan(double x,double y)

{

a = x;

h = y;

}

}

class Tri : Shape

{

protected double area;

public Tri(double x, double y) : base(x, y)

{ // конструктор наследника }

public Tri(Tri ob) :base(ob) // 1

{ // конструктор копирования наследника }

public void Show_area()

{

area = a * h / 2;

Console.WriteLine("S_Treug="+ area);

}

}

class Square : Shape

{

protected double area;

public Square(double x, double y) : base(x, y) { }

public Square(Square ob) : base(ob) { } // 1

public void Show_area()

{

area = a * h;

Console.WriteLine("S_Squar="+ area);

}

}

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Tri my=new Tri(5,12); // работает конструктор

my.Show_area();

Tri w = my; // работает конструктор

w.NewDan(50, 120); // новые данные для w

my.Show_area(); // будут выведены одинаковые значения

w.Show_area();

Tri u = new Tri(w); //работает конструктор копирования

u.NewDan(500, 1200); // новые данные для u

w.Show_area();// будут выведены разные значения

u.Show_area();

Console.ReadLine();

} } }

 

Обратите внимание на строки // 1: в них имеет место присвоение указателю на базовый класс (Shape) ссылки на класс-наследник (Tri, Square).

 

Виртуальные методы

 

Метод, при определении которого присутствует слово virtual, называется виртуальным. Каждый класс - наследник может иметь собственную версию виртуального метода, называется это переопределением и обозначается словом override. В C# выбор версии виртуального метода осуществляется в соответствии со значением указателя на момент вызова (а не типом указателя, как было в § 3.9.). Это делается во время выполнения программы. Указатель во время выполнения программы может указывать на объекты различных классов, поэтому по одному и тому же указателю могут вызываться разные версии виртуального метода. Переопределенные методы обеспечивают поддержку полиморфизма. Полиморфизм позволяет определять в базовом классе методы, которые будут общими для всех наследников, но каждый наследник, в случае необходимости, может иметь их собственные реализации. Естественно, что интерфейсы виртуального метода и всех его версий должны полностью совпадать. Таким образом, применение виртуальных методов позволяет фиксировать интерфейс метода и потом разработать под этот интерфейс новые реализации. Виртуальными могут быть и свойства и индексаторы.

Рассмотрим это на примере.

namespace Virtual1

{

class Shape

{

protected int a,h;

public Shape (int x,int y)

{

a=x;

h=y;

}

publicvirtualvoid Show_area()

{ // вводится виртуальный метод

Console.WriteLine("Площадь будет определен позже");

}

}

class Tri:Shape

{

int s;

public Tri(int x, int y) :base(x, y)

{}

publicoverridevoid Show_area()

{ //первое переопределение виртуального метода

s=a*h/2;

Console.WriteLine("Площадь треугольника= "+s);

}

}

class Square:Shape

{

int s;

public Square(int x, int y):base(x, y)

{}

publicoverridevoid Show_area()

{ // второе переопределение виртуального метода

s=a*h;

Console.WriteLine("Площадь четырехугольника= "+s);

}

}

 

class Class1

{

static void Main(string[] args)

{

Shape q=new Shape(10,30);

q.Show_area();

//

Tri z1=new Tri(5,12);

z1.Show_area();

//

Shape w;

w=z1; // w будет указывать на объект класса Tri

w.Show_area(); // Tri.Show_area()

//

Square w1=new Square(5,12);

w1.Show_area();

//

w=w1; // w будет указывать на объект класса Square

w.Show_area(); //Square.Show_area()

Console.ReadLine();

} } }

 

Как видно из примера, указатель w имеет тип Shape, но он может указывать на все наследники Shape. Выбор версии виртуального метода зависит от значения указателя на момент вызова, поэтому вызову w.Show_area(); соответствуют разные версии Show_area().