Object Oriented Programming with Free Pascal and Lazarus/ru
Существует много отличных учебников по Pascal, но этот служит попыткой вести начинающего программиста далее, в объектно-ориентированное программирование (Object-Oriented Programming) являющееся расширением стандартного Pascal, применяемое в TurboPascal, Delphi и FreePascal/Lazarus.
Object (Объект) — это расширение стандартной структуры Pascal record (Запись).
Стандартное текстовое программирование на Pascal пригодно для создания приложений, которые, как обычные приложения Unix, очень хорошо выполняют всего одну функцию. Программа может выполнять и очень сложные действия, предлагая пользователю выборы из меню, но по существу ограничена командами, которые пользователь набирает на клавиатуре и смотрит ответы на терминале или принтере.
Для создания графического интерфейса пользователя Graphical User Interface (GUI) обычно применяются методы объектно-ориентированного программирования (чаще всего на C или его вариантах, или Visual Basic, или на одном из OO вариантов Pascal, таких, как FreePascal совместно с Lazarus, или без него).
На GUI потребителю предоставляется экран с множеством картинок, отображающих определенную структуру, содержащую набор инструментов, или Widgets (Виджетов), ассоциированных с различными действиями, таких как
- Выбор из меню,
- Открытие или сохранение файлов,
- Соединение с Интернет,
- Выполнение вычислений, и т.п.
Пользователь перемещает по экрану указатель мыши или иного инструмента выбора точки для выбора действия, выполняемого в ответ на щелчок мыши или нажатие клавиши.
Программы со сложным графическим интерфейсом могут быть написаны на стандартном Pascal или любом другом языке программирования, но намного проще применить объектно-ориентированную систему, в которой каждый графический объект на экране может иметь собственный набор свойств, процедур и функций, существующих совместно, в общей структуре.
Contents
Объекты — аналогия реального мира
Объекты напоминают результаты анализа крови из больницы или поликлиники.
Анализ крови
Экземпляр анализа — несомненно, объект; он имеет много связанной информации, документов и других физических объектов.
- Трубка для анализа, определенного типа, который заказал врач.
- Отдельные правила (или методика, способ выполнения) для указания медсестре, берущей анализ.
- какой тип трубки применить,
- как произвести отбор анализа,
- как хранить его до передачи в лабораторию.
- Этикетка на трубке с указанием
- номера анализа
- имени пациента и даты рождения
- даты и времени взятия
- требуемых проверок.
- Бланк запроса для лаборатории, указывающий
- Номер анализа
- Номер запроса врача
- что предусматривает запрос врача и
- дается более полная информация о пациенте
- возможный диагноз, которому нужно подтверждение.
Копия запроса помещается в карточку пациента для напоминания врачу об ожидании результата в соответствующее время.
- В лабораторию — отдельные методы для указания
- как производить анализ,
- какую применять аппаратуру,
- как откалибровать и произвести замеры на приборе,
- как результаты должны быть отображены и
- направлены врачу.
Фактически результаты — запись, помогающая врачу установить диагноз, и ее копия помещается в карточку пациента.
Физическая доза крови может быть оставлена на хранение для контроля или дальнейших проверок, может быть слита в раковину, или сожжена; это также должно быть описано.
Однако в жизни для врача нет необходимости описывать по буквам все детали и инструкции для каждого анализа; действительно, он может иметь немного понятий об обработке анализа в лаборатории. Детали разных процессов унаследованы от предшествующих анализов — имеется общий план для всей последовательности — и мы можем представить анализ крови с его документами, данными и основными методами, как комплекс объект.
В уме врача анализ крови выглядит в большей степени, как его результат, для медсестры — как доза крови, трубка, этикетка и условия хранения; а по сути — это единый объект.
Другой пример — автомобиль
Если Вас пугает пример с кровью, те же рассуждения могут быть приложены к автомобилю, сданному в гараж для ремонта.
- физической автомашины
- документов владельца: регистрации или лицензии (включая номерной знак), страхового свидетельства, денег для покупки частей, оплаты ремонта и т.д.
- информации о потреблении топлива
- документов водителей, управлявших машиной, с их частными лицензиями
- записей об обслуживании, хранящихся в гараже
- описаний способов или процедур для обычной проверки и эксплуатации
- способов более сложного ремонта и т.д.
- выписанного счета для клиента
Пример программирования
Достаточно этих введений с примерами из реального мира! Обратимся к основной цели — программированию на FreePascal.
Рассмотрим создание простой формы с несколькими элементами управления для приложения на FreePascal/Lazarus.
Вначале Lazarus IDE представляет программисту шаблон пустой формы, на которой можно размещать различные элементы управления, или объекты.
Предоставленный бланк уже является объектом, со своими свойствами, такими как Позиция (Верх и Отступ), размер (Высота и Ширина), цвет, шрифт для текста и т.д.
Если на форму поместить кнопку (тип TButton), она будет иметь свой набор свойств, который можно просмотреть в окне Инспектора Объектов.
Некоторые свойства кнопки имеют те же имена, что и свойства формы, что является следствием Наследования многих свойств из общего класса — предка, указывающего, как свойства определяются и управляются в классе — потомке.
Как и для свойств, Инспектор Объектов имеет вкладку, называемую События, дающую возможность настроить реакцию объекта на внешние воздействия, такие как щелчок мыши на кнопке (OnClick), или некоторое изменение позиции, размера, или других свойств (OnChange), для того, чтобы приложение выполняло в ответ некоторые действия.
Физический образ кнопки на форме, совместно с его свойствами и методами обработки событий считается единой сущностью, или Объектом в Pascal.
Объектно-ориентированное расширение стандартного Pascal
Структура Pascal «Запись» расширена определением
Объект
Объект — это специальный тип записи. Запись объекта содержит все поля, объявленные в определении объекта (как и в обычной записи), но в дополнение могут быть объявлены процедуры и функции, как неотъемлемые части этой записи, указывающие на методы, ассоциированные с типом объекта.
Например, объект содержит массив вещественных значений, совместно с Методом для вычисления среднего арифметического.
Type Average = Object NumVal: Integer; Values: Array [1..200] of Real; Function Mean: Real; < calculates the average value of the array >End;
Объекты могут ”наследовать” поля и методы от ”родительских” объектов. Этим подразумевается, что эти поля и методы могут применяться и в объекте, объявленном ”потомком”.
Кроме того, введено понятие видимости: поля, процедуры и функции могут объявляться публичными, защищенными и частными. По умолчанию, поля и методы — публичные, и могут экспортироваться из текущего модуля. Защищенные поля или методы пригодны только для непосредственных потомков текущего родительского объекта. Частные поля или методы доступны только в текущем модуле: их область действия ограничена текущим модулем.
Класс
Объекты применяются самостоятельно во FreePascal и Lazarus не очень часто; однако классы получили широкое применение. Класс определяется почти так же, как объект, но является не самим объектом, а указателем на него. Технически это означает, что Класс располагается в теле программы, тогда как Объект располагается в стеке.
Приведем пример обычного объявления Класса:
TPen = class(TFPCustomPen) private FColor: TColor; FPenHandleCached: boolean; FReference: TWSPenReference; procedure FreeReference; function GetHandle: HPEN; function GetReference: TWSPenReference; procedure ReferenceNeeded; procedure SetHandle(const Value: HPEN); protected procedure DoAllocateResources; override; procedure DoDeAllocateResources; override; procedure DoCopyProps(From: TFPCanvasHelper); override; procedure SetColor (const NewColor: TColor; const NewFPColor: TFPColor); virtual; procedure SetFPColor(const AValue: TFPColor); override; procedure SetColor(Value: TColor); procedure SetMode(Value: TPenMode); override; procedure SetStyle(Value: TPenStyle); override; procedure SetWidth(value: Integer); override; public constructor Create; override; destructor Destroy; override; procedure Assign(Source: TPersistent); override; property Handle: HPEN read GetHandle write SetHandle; deprecated; property Reference: TWSPenReference read GetReference; published property Color: TColor read FColor write SetColor default clBlack; property Mode default pmCopy; property Style default psSolid; property Width default 1; end;
Этот класс определен как экземпляр другого родительского или класса предка (TFPCustomPen) от которого он наследует все его свойства и методы. Он имеет собственные поля, сгруппированные как
- private(частные) — это означает, что элементы, определенные здесь, доступны или видимы другим классам или процедурам/функциям, определенным только внутри данного программного модуля (Этот пример — из Graphics, так что любой из других классов —TBitMap, TPicture и т.д. этого же модуля может их использовать). Это как локальные переменные (напр. FColor, FPenHandleCached) или локально используемые методы (GetHandle, SetHandle), но можно использовать или ссылаться на элементы, объявленные в секциях protected или public.
- protected(защищенные) — это означает, что элементы, определенные здесь, доступны или видимы только классам, произведенным из этого класса — предка, и унаследовали его свойства и методы.
- public — это означает, что элементы, определенные здесь, доступны любому программному модулю, включившему текущий модуль в свою секцию Uses
- published — подобна секции public, но компилятор генерирует типовую информацию, требуемую для автоматического подключения этих классов. Часто список published элементов появляется Инспекторе объектов Lazarus; если список published отсутствует, в Инспекторе объектов обычно появляются поля public.
Методы
Метод подобен обычной процедуре или функции, но может иметь некие дополнительные директивы.
Некоторые методы, определенные выше, помечены директивой virtual (виртуальный); другие — override (аннулируемый).
- virtual означает, что тип, или фактический экземпляр метода не известен во время компиляции, но выбирается во время выполнения в зависимости от того, какая подпрограмма вызывает метод. Он может рассматриваться как заполнитель в определении класса.
- override означает, что во время выполнения локально данное определение может заменить определение, унаследованное от класса — предка, особенно, если оно было virtual. Если необходимо применить метод, определенный в родительском классе, его нужно вызывать специфично, с оговоркой inherited.
Методы без директив virtual или override являются статическими (обычными для Pascal). Методы, имеющие такие директивы, считаются динамическими.
Методы имеют специальные возможности:
- create — constructor для класса, заботящегося о распределении памяти, сбора всей необходимой информации и настройки/инициализации различных свойств.
- destroy — destructor для класса, упорядоченно удаляющего все составляющие класса из системы, и возвращающего все свои ресурсы системе для повторного использования.
Свойства
Свойства аналогичны простым полям в «Записи» стандартного Pascal, но могут иметь указатели чтение и/или запись.
- Указатель чтение является полем или функцией, возвращающим результат корректного типа для свойства. В вышеприведенном примере, свойство Color имеет указатель чтения FColor, являющийся локальной переменной, которая содержит используемое значение. Если свойство имеет указатель read и не имеет write, оно служит только для чтения.
- Указатель запись является полем или процедурой, устанавливающей значение свойства в определенное место. В вышеприведенном примере, Color имеет указатель записи SetColor, являющийся процедурой (определено в секции protected) для записи значения цвета в указанное место. Если свойство имеет указатель write и не имеет read, оно служит только для записи.
- default — имеется возможность установки значения свойства по умолчанию default. Например, Color имеет значение по умолчанию clBlack, или черный, во время создания. Впоследствии ему можно присвоить другое значение оператором присвоения в программе или через Инспектор объектов.
Дальнейшая информация
Здесь даны только самые начала темы. Для дальнейшего изучения настоятельно рекомендуется читать руководство FreePascal, в особенности главы 5 (Объекты) и 6 (Классы)
