Pascal - 课程( Classes)

您已经看到Pascal Objects展示了面向对象范式的一些特征。它们实现了封装，数据隐藏和继承，但它们也有局限性。例如，Pascal Objects不参与多态。因此，类被广泛用于在程序中实现适当的面向对象行为，尤其是基于GUI的软件。

Class的定义方式与Object几乎相同，但它是指向Object而不是Object本身的指针。从技术上讲，这意味着Class在程序的堆上分配，而Object在堆栈上分配。换句话说，当您将变量声明为对象类型时，它将占用堆栈上与对象大小相同的空间，但是当您声明类类型的变量时，它将始终采用指针的大小在堆栈上。实际的类数据将在堆上。

定义Pascal类

使用类型声明以与对象相同的方式声明类。类声明的一般形式如下 -

type class-identifier = class  
   private
      field1 : field-type;  
      field2 : field-type;  
        ...
   public
      constructor create();
      procedure proc1;  
      function f1(): function-type;
end;  
var classvar : class-identifier;

值得注意的是以下要点 -

类定义应仅在程序的类型声明部分下。
使用class关键字定义class 。
字段是存在于类的每个实例中的数据项。
方法在类的定义中声明。
Root类中有一个名为Create的预定义构造函数。每个抽象类和每个具体类都是Root的后代，因此所有类都至少有一个构造函数。
Root类中有一个名为Destroy的预定义析构函数。每个抽象类和每个具体类都是Root的后代，因此，所有类都至少有一个析构函数。

让我们定义一个Rectangle类，它有两个整数类型数据成员 - 长度和宽度，一些成员函数用于操作这些数据成员和一个绘制矩形的过程。

type
   Rectangle = class
   private
      length, width: integer;
   public
      constructor create(l, w: integer);
      procedure setlength(l: integer);
      function getlength(): integer;
      procedure setwidth(w: integer);
      function getwidth(): integer;
      procedure draw;
end;

让我们编写一个完整的程序，创建一个矩形类的实例并绘制矩形。这是我们在讨论Pascal对象时使用的相同示例。您会发现这两个程序几乎相同，但以下情况除外 -

您需要包含{$ mode objfpc}指令才能使用这些类。
您需要包含{$ m +}指令以使用构造函数。
类实例化与对象实例化不同。只声明变量不会为实例创建空间，您将使用构造函数create来分配内存。

这是完整的例子 -

{$mode objfpc} // directive to be used for defining classes
{$m+}		   // directive to be used for using constructor
program exClass;
type
   Rectangle = class
   private
      length, width: integer;
   public
      constructor create(l, w: integer);
      procedure setlength(l: integer);
      function getlength(): integer;
      procedure setwidth(w: integer);
      function getwidth(): integer;
      procedure draw;
end;
var
   r1: Rectangle;
constructor Rectangle.create(l, w: integer);
begin
   length := l;
   width := w;
end;
procedure Rectangle.setlength(l: integer);
begin
   length := l;
end;
procedure Rectangle.setwidth(w: integer);
begin
   width :=w;
end;
function Rectangle.getlength(): integer;
begin
   getlength := length;
end;
function Rectangle.getwidth(): integer;
begin
   getwidth := width;
end;
procedure Rectangle.draw;
var
   i, j: integer;
begin
   for i:= 1 to length do
   begin
      for j:= 1 to width do
         write(' * ');
      writeln;
   end;
end;
begin
   r1:= Rectangle.create(3, 7);
   writeln(' Draw Rectangle: ', r1.getlength(), ' by ' , r1.getwidth());
   r1.draw;
   r1.setlength(4);
   r1.setwidth(6);
   writeln(' Draw Rectangle: ', r1.getlength(), ' by ' , r1.getwidth());
   r1.draw;
end.

编译并执行上述代码时，会产生以下结果 -

Draw Rectangle: 3 by 7
* * * * * * *
* * * * * * *
* * * * * * *
Draw Rectangle: 4 by 6
* * * * * * 
* * * * * * 
* * * * * * 
* * * * * *

class成员的可见性

可见性表示class成员的可访问性。 Pascal类成员有五种可见性 -

Sr.No	可见性和可访问性
1	Public 这些成员始终可访问。
2	Private 只能在包含类定义的模块或单元中访问这些成员。可以从类方法内部或从它们外部访问它们。
3	Strict Private 这些成员只能从类本身的方法中访问。同一单元中的其他类或后代类无法访问它们。
4	Protected 这与private相同，除了这些成员可以访问后代类型，即使它们是在其他模块中实现的。
5	Published 这与Public相同，但如果编译器处于{$ M +}状态，编译器将生成这些类的自动流所需的类型信息。已发布部分中定义的字段必须是类类型。

Pascal类的构造函数和析构函数

构造函数是特殊方法，只要创建对象，就会自动调用这些方法。因此，我们通过构造函数初始化许多东西来充分利用这种行为。

Pascal提供了一个名为create（）的特殊函数来定义构造函数。您可以将任意数量的参数传递给构造函数。

下面的示例将为名为Books的类创建一个构造函数，它将在创建对象时初始化该书的价格和标题。

program classExample;
{$MODE OBJFPC} //directive to be used for creating classes
{$M+} //directive that allows class constructors and destructors
type
   Books = Class 
   private 
      title : String; 
      price: real;
   public
      constructor Create(t : String; p: real); //default constructor
      procedure setTitle(t : String); //sets title for a book
      function getTitle() : String; //retrieves title
      procedure setPrice(p : real); //sets price for a book
      function getPrice() : real; //retrieves price
      procedure Display(); // display details of a book
end;
var
   physics, chemistry, maths: Books;
//default constructor 
constructor Books.Create(t : String; p: real);
begin
   title := t;
   price := p;
end;
procedure Books.setTitle(t : String); //sets title for a book
begin
   title := t;
end;
function Books.getTitle() : String; //retrieves title
begin
   getTitle := title;
end;
procedure Books.setPrice(p : real); //sets price for a book
begin
   price := p;
end;
function Books.getPrice() : real; //retrieves price
begin
   getPrice:= price;
end;
procedure Books.Display();
begin
   writeln('Title: ', title);
   writeln('Price: ', price:5:2);
end;
begin 
   physics := Books.Create('Physics for High School', 10);
   chemistry := Books.Create('Advanced Chemistry', 15);
   maths := Books.Create('Algebra', 7);
   physics.Display;
   chemistry.Display;
   maths.Display;
end.

编译并执行上述代码时，会产生以下结果 -

Title: Physics for High School
Price: 10
Title: Advanced Chemistry
Price: 15
Title: Algebra
Price: 7

与名为create的隐式构造函数一样，还有一个隐式析构函数方法destroy，您可以使用它释放类中使用的所有资源。

继承 (Inheritance)

Pascal类定义可以选择从父类定义继承。语法如下 -

type
childClas-identifier = class(baseClass-identifier) 
< members >
end;

下面的示例提供了一个小说类，它继承了Books类并根据需求添加了更多功能。

program inheritanceExample;
{$MODE OBJFPC} //directive to be used for creating classes
{$M+} //directive that allows class constructors and destructors
type
   Books = Class 
   protected 
      title : String; 
      price: real;
   public
      constructor Create(t : String; p: real); //default constructor
      procedure setTitle(t : String); //sets title for a book
      function getTitle() : String; //retrieves title
      procedure setPrice(p : real); //sets price for a book
      function getPrice() : real; //retrieves price
      procedure Display(); virtual; // display details of a book
end;
(* Creating a derived class *)
type
   Novels = Class(Books)
   private
      author: String;
   public
      constructor Create(t: String); overload;
      constructor Create(a: String; t: String; p: real); overload;
      procedure setAuthor(a: String); // sets author for a book
      function getAuthor(): String; // retrieves author name
      procedure Display(); override;
end;
var
   n1, n2: Novels;
//default constructor 
constructor Books.Create(t : String; p: real);
begin
   title := t;
   price := p;
end;
procedure Books.setTitle(t : String); //sets title for a book
begin
   title := t;
end;
function Books.getTitle() : String; //retrieves title
begin
   getTitle := title;
end;
procedure Books.setPrice(p : real); //sets price for a book
begin
   price := p;
end;
function Books.getPrice() : real; //retrieves price
begin
   getPrice:= price;
end;
procedure Books.Display();
begin
   writeln('Title: ', title);
   writeln('Price: ', price);
end;
(* Now the derived class methods  *)
constructor Novels.Create(t: String);
begin
   inherited Create(t, 0.0);
   author:= ' ';
end;
constructor Novels.Create(a: String; t: String; p: real);
begin
   inherited Create(t, p);
   author:= a;
end;
procedure Novels.setAuthor(a : String); //sets author for a book
begin
   author := a;
end;
function Novels.getAuthor() : String; //retrieves author
begin
   getAuthor := author;
end;
procedure Novels.Display();
begin
   writeln('Title: ', title);
   writeln('Price: ', price:5:2);
   writeln('Author: ', author);
end;
begin 
   n1 := Novels.Create('Gone with the Wind');
   n2 := Novels.Create('Ayn Rand','Atlas Shrugged', 467.75);
   n1.setAuthor('Margaret Mitchell');
   n1.setPrice(375.99);
   n1.Display;
   n2.Display;
end.

编译并执行上述代码时，会产生以下结果 -

Title: Gone with the Wind
Price: 375.99
Author: Margaret Mitchell
Title: Atlas Shrugged
Price: 467.75
Author: Ayn Rand

值得注意的是以下要点 -

Books类的成员具有protected可见性。
Novels类有两个构造函数，因此overload运算符用于函数重载。
Books.Display过程已声明为virtual ，因此Novels类中的相同方法可以override它。
Novels.Create构造函数使用inherited关键字调用基类构造函数。

Interfaces

定义接口以向实现者提供通用功能名称。不同的实现者可以根据他们的要求实现这些接口。你可以说，接口是由开发人员实现的骨架。以下是界面示例 -

type  
   Mail = Interface  
      Procedure SendMail;  
      Procedure GetMail;  
   end;  
   Report = Class(TInterfacedObject,  Mail)  
      Procedure SendMail;  
      Procedure GetMail;  
   end;

请注意，当一个类实现一个接口时，它应该实现该接口的所有方法。如果未实现接口的方法，则编译器将给出错误。

抽象类

抽象类是无法实例化的，只能继承的类。通过在类定义中包含单词symbol abstract来指定抽象类，如下所示 -

type
   Shape = ABSTRACT CLASS (Root)
      Procedure draw; ABSTRACT;
      ...
   end;

从抽象类继承时，父类声明中标记为abstract的所有方法都必须由子类定义; 此外，必须使用相同的可见性定义这些方法。

静态关键字

将类成员或方法声明为静态使它们可以访问而无需实例化类。声明为static的成员无法使用实例化的类对象访问（尽管静态方法可以）。以下示例说明了这一概念 -

program StaticExample;
{$mode objfpc}
{$static on}
type
   myclass=class
      num : integer;static;
   end;
var
   n1, n2 : myclass;
begin
   n1:= myclass.create;
   n2:= myclass.create;
   n1.num := 12;
   writeln(n2.num);
   n2.num := 31;
   writeln(n1.num);
   writeln(myclass.num);
   myclass.num := myclass.num + 20;
   writeln(n1.num);
   writeln(n2.num);
end.

编译并执行上述代码时，会产生以下结果 -

您必须使用指令{$ static on}来使用静态成员。

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