Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

По аналогичным причинам мы поместили функцию set_point в класс protected. В общем, только производный класс может “знать”, что означают точки и можно ли их изменять, не нарушая инвариант.

Например, если класс Regular_hexagon объявлен как множество, состоящее из шести точек, то изменение даже одной точки может породить фигуру, не являющуюся правильным шестиугольником. С другой стороны, если мы изменим одну из точек прямоугольника, то в результате все равно получим прямоугольник. Фактически функция set_point в этом случае оказывается ненужной, поэтому мы включили ее просто для того, чтобы обеспечить выполнение правил чтения и записи каждого атрибута класса Shape. Например, если бы мы захотели создать класс Mutable_rectangle, то могли бы вывести его из класса Rectangle и снабдить операциями, изменяющими точки.

Мы поместили вектор points объектов класса Point в раздел private, чтобы защитить его от нежелательных изменений. Для того чтобы он был полезным, мы должны обеспечить доступ к нему.

 void Shape::set_point(int i, Point p) // не используется
 {
  points[i] = p;
 }

 Point Shape::point(int i) const
 {
  return points[i];
 }

 int Shape::number_of_points const
 {
  return points.size;
 }

В производном классе эти функции используются так:

 void Lines::draw_lines const
 // рисует линии, соединяющие пары точек
 {
  for (int i=1; i<number_of_points; i+=2)
  fl_line(point(i–1).x,point(i–1).y,point(i).x,point(i).y);
 }

Все эти тривиальные функции доступа могут вызвать у вас обеспокоенность. Эффективны ли они? Не замедляют ли работу программы? Увеличивают ли они размер генерируемого кода? Нет, компилятор всех их делает подставляемыми. Вызов функции number_of_points занимает столько же байтов памяти и выполняет точно столько же инструкций, сколько и непосредственный вызов функции points.size.

Решения, касающиеся управления доступом, очень важны. Теперь мы могли бы создать почти минимальную версию класса Shape.

 struct Shape { // слишком простое определение — не используется
  Shape;
  void draw const; // работает с цветом и вызывает функцию
  // draw_lines
  virtual void draw_lines const; // рисует линии
  virtual void move(int dx, int dy); // перемещает фигуры +=dx
  // и +=dy
  vector<Point> points; // не используется всеми фигурами
  Color lcolor;
  Line_style ls;
  Color fcolor;
 }

Какие возможности обеспечивают эти двенадцать дополнительных функций-членов и два канала доступа к спецификациям (private: и protected:)? Главный ответ состоит в том, что защита класса от нежелательного изменения позволяет разработчику создавать лучшие классы с меньшими усилиями. Этот же аргумент относится и к инвариантам (см. раздел 9.4.3). Подчеркнем эти преимущества на примере определения классов, производных от класса Shape. В более ранних вариантах класса Shape мы использовали следующие переменные:

 Fl_Color lcolor;
 int line_style;

Оказывается, это очень ограничивает наши возможности (стиль линии, задаваемый переменной типа int, не позволяет элегантно задавать ширину линии, а класс Fl_Color не предусматривает невидимые линии) и приводит к довольно запутанному коду. Если бы эти две переменные были открытыми и использовались в пользовательской программе, то мы могли бы улучшить интерфейсную библиотеку только за счет взлома этого кода (поскольку в нем упоминаются имена lcolor и line_style).

Кроме того, функции доступа часто обеспечивают удобство обозначений. Например, инструкция s.add(p) читается и записывается легче, чем s.points.push_back(p).

14.2.3. Рисование фигур

Мы описали почти все, кроме ядра класса Shape.

 void draw const; // работает с цветом и вызывает функцию
  // draw_lines
 virtual void draw_lines const; // рисует линии

Основная задача класса Shape — рисовать фигуры. Мы не можем удалить из класса Shape все остальные функции и оставить его вообще без данных о нем самом, не нанеся вреда нашей основной концепции (см. раздел 14.4); рисование — это главная задача класса Shape. Он выполняет ее с помощью библиотеки FLTK и операционной системы, но с точки зрения пользователя он выполнят только две функции.

• Функция draw интерпретирует стиль и цвет, а затем вызывает функцию draw_lines.

• Функция draw_lines подсвечивает пиксели на экране.

Функция draw не использует никаких новаторских методов. Она просто вызывает функции библиотеки FLTK, чтобы задать цвет и стиль фигуры, вызывает функцию draw_lines, чтобы выполнить реальное рисование на экране, а затем пытается восстановить цвет и фигуру, заданные до ее вызова.

 void Shape::draw const
 {
  Fl_Color oldc = fl_color;
  // универсального способа идентифицировать текущий стиль
  // не существует
  fl_color(lcolor.as_int); // задаем цвет
  fl_line_style(ls.style,ls.width); // задаем стиль
  draw_lines;
  fl_color(oldc); // восстанавливаем цвет (предыдущий)
  fl_line_style(0); // восстанавливаем стиль линии (заданный