13 OOP MIT DELPHI. Records und Klassen Ein Vergleich

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1 13 OOP MIT DELPHI Delphi war früher "Object Pascal". Dieser Name impliziert eine Funktionalität, welche in der Welt der Programmierung nicht mehr wegzudenken ist: die objektorientierte Programmierung, kurz OOP. Diese Art der Programmierung kann in diesem kurzen Skript natürlich nicht in der Ausführlichkeit besprochen werden, wie sie es verdient hätte, man könnte ganze Bücher über OOP schreiben, ohne wirklich alles gesagt zu haben. Wir werden in diesem Skript jedoch versuchen uns möglichst programmiernah an die Kunst der objektorientierten Programmierung heranzutasten. Hierbei werden wir als Beispiele Probleme der linearen Datenstrukturen und Vergleiche zu Records heranziehen. Records und Klassen Ein Vergleich Wenn wir uns den bekannten Datentyp Record im Vergleich zu einer Klasse ansehen, fallen zuerst nur sehr geringe Unterschiede auf: type TPerson = record name : String; alter : Integer; maennlich : boolean; type TPersonClass = class name : String; alter : Integer; maennlich : boolean; Statt des Schlüsselwortes record, wird an dieser Stelle das Schlüsselwort class eingesetzt und die Funktion bleibt fast dieselbe. Wir erhalten einen strukturierten Datentypen, auf den wir normal zugreifen können. 01 var 02 Person1 : TPerson; 03 Person2 : TPersonClass; Person1.name := 'Hendrik'; 06 Person2 := TPersonClass.create; 07 Person2.name := 'Svenja'; 08 Der einzig entscheidende Unterschied ist die Zeile 06. Hier tauchen wir auf einen Zusammenhang, den wir schon im Rahmen unseres Chat-Programms kennen gelernt haben. Wir müssen mit dem Befehl TPersonClass.create selber für unsere Instanz Speicherplatz reservieren. Ansonsten Verhalten sich unsere beiden Datenstrukturen äquivalent. Wir können Daten abspeichern über die Punktschreibweise darauf zugreifen und Daten manipulieren. Warum ist es nun den überhaupt sinnvoll sich in einen neuen Programmierstil der objektorientierten Programmierung einzuarbeiten? Machen wir doch einfach mal einen kleinen Ausflug in die Theorie, die an dieser Stelle natürlich nicht begriffen werden muss. Sie soll nur den Weg aufzeigen, den wir innerhalb dieses Skriptes begehen wollen. 1

2 Objektorientierte Programmierung Ein Ausflug in die Theorie Ziehen wir als unser erstes Objekt eine Person heran. Diese Person hat verschiedene Eigenschaften, wie z.b. einen Namen, ein Alter oder auch ein Geschlecht. Auch kann man mit einer Person bestimmte Aktionen verbinden: Man kann die Daten als String ausgeben lassen, man kann die Person älter werden lassen, etc. Diese Darstellung von Objekten wurde auf die Informatik übertragen. Man ordnet einem Objekt in der Informatik Methoden (das sind an eine Klasse gebundene Prozeduren oder Funktionen) und Eigenschaften (auch "Felder" genannt) zu. ( Properties eine spezielle Form von Feldern wird im späteren Verlauf dieses Textes noch behandelt.) Hierdurch wird ein erster Vorteil der OOP deutlich: sie schafft Ordnung, weil sofort klar wird, welche Methode und welche Information zusammen gehören. Objekte gleicher Art ("Frauen") fasst man als "Klasse" zusammen. Eine Klasse beschreibt also, welche Methoden und Eigenschaften ein solches Objekt habe muss. Ein "wirkliches", verwendbares Objekt (z.b. Silke von nebenan) nennt man auch eine "Instanz" einer Klasse. Man kann beliebig viele Instanzen einer Klasse anlegen. Logisch: Es gibt ja auch beliebig viele Personen. Elementarer Bestandteil der OOP ist die Vererbung. Um dies deutlich zu machen, ziehen wir ein weiteres Beispiel heran. Man kann sich eine Klasse "Personen" vorstellen. Diese Personen werden einen Namen, ein Alter, ein Geschlecht aber vielleicht auch ein Gehalt besitzen. Man wird die Personendaten ausgeben können oder auch den Namen ändern können. Dabei können wir über die Funktion der Gehaltsberechnung nur sagen, dass es sie geben wird, aber sie wird für die Klasse der Personen noch keine Bedeutung haben. Ist diese Person ein Manager, Straßenkehrer, oder vielleicht ein Multimillionär? Methoden, über die wir in der jeweiligen Klasse noch nichts aussagen können bezeichnet man als "abstrakt". Nun kann man von einer Klasse (wie z.b. den Personen) weitere Klassen "ableiten". Das heißt, man bildet eine Klasse als Spezialfall einer anderen Klasse. So ist ein Schauspieler ein Spezialfall einer Person. Dabei "erbt" das Modell den Namen und das Alter von der Klasse Person. Es könnte jedoch auch neue Eigenschaften wie z.b. Bekanntheit, Größe, Gehaltsbonus, etc. besitzen. Außerdem füllt es die Funktion zur Gehaltsberechnung mit Leben. Wir werden später sehen, dass die Vererbung sehr praktisch sein kann. So muss man z.b. die Methode zur Ausgabe der Grunddaten (Name, Alter, Geschlecht) nur einmal schreiben und kann sie dann für alle Personen (Modell, Manager, Kind,...) verwenden, ohne sie nochmals neu schreiben zu müssen. Auch die Grundeigenschaften müssen nicht mehrfach implementiert werden. Ein weiterer wichtiger Bestandteil der OOP ist die "Sichtbarkeit". So werden oft Informationen in Objekten "gekapselt", das heißt, sie sind nur innerhalb des Objektes sichtbar und können von außen nur über einen festen Satz von Methoden manipuliert werden. Dieser Satz von Methoden stellt dann eine Schnittstelle zwischen der Außenwelt und den Informationen dar. Dabei gibt es in jeder Programmiersprache verschiedene Stufen der Sichtbarkeit (nicht alle werden in Delphi verwendet). Es gibt Methoden und Eigenschaften, welche nur in der betreffenden Klasse sichtbar sind. Dann gibt es Methoden und Eigenschaften, welche nur in der betreffenden Klasse und in allen abgeleiteten Klassen sichtbar sind. Und es gibt Methoden und Eigenschaften, welche öffentlich sichtbar sind. Verschiedene Programmiersprachen bieten ja nach ihren Eigenarten noch weitere Arten der Sichtbarkeit und manche Programmiersprachen bieten im Gegenzug auch manche der oben genannten Sichtbarkeiten nicht oder nur in angewandelter Form. Dieser Ausflug in die Theorie stellt nur eine kleine Einführung da, damit die weitere Praxis einfacher zu verstehen ist. Insbesondere die fett gedruckten Signalwörter werden uns in den kommenden Kapiteln begleiten. Daher aufgepasst 2

3 Deklarieren und Implementieren Wir hauchen einer Person leben ein Ziehen wir als unser erstes Objekt eine Person heran. Wir legen hierzu ein neues Projekt an und speichern dieses unter OOP_Person. Unter dem "Datei"->"Neu"->"Unit" erschaffen wir eine neue Unit. Das Gerüst einer leeren Unit mit dem Namen "Unit2" erscheint auf dem Bildschirm und wir speichern es unter PersonenClass ab. Diese Unit soll nun unsere Personenklasse enthalten. Zuerst einmal sei hier die Definiton einer Klasse in Delphi gezeigt. Diese Deklaration erfolgt - wie jede andere auch - im interface-teil des Programmes: name : String; 06 alter : Integer; 07 maennlich : boolean; implementation 07 end. Beispiel 1 09 implementation 10 end. Beispiel 2 Beispiel 1 ist das Mindeste, was man für die Definition einer Klasse in Delphi braucht. Damit kann man natürlich noch nicht viel anfangen, denn außer des Namens wurde noch nichts festgelegt. In Beispiel 2 wurden daher schon allgemeine Eigenschaften (name, alter, maennlich) mit implementiert. Wir sind bisher jedoch immer noch nicht weiter als wir mit Records auch gekommen wären. Betrachten wir daher folgenden Zusammenhang: Um unser Objekt mit Werten zu belegen benötigen wir in unserem Hauptprogramm mindestens die folgenden Quelltextzeilen. 01 var 02 Person1 : TPersonClass; Person1 := TPersonClass.create; 05 Person1.name := 'Hendrik Achilles'; 05 Person1.alter := 26; 05 Person1.maennlich := true; 08 Wir wissen bereits, dass wir den Konstruktuor create in Zeile 6 aufrufen müssen, bevor wir mit unserem neuen Objekt arbeiten können. Was ist aber nun eigentlich dieser Konstruktor? Der Konstruktor Eine Person wird erschaffen und bekommt Speicher Der Konstruktor ist Teil einer Klasse und erzeugt neue Instanzen eben dieser Klasse. Er muss also aufgerufen werden, bevor wir unser Objekt nutzen können, da er den notwendigen Speicherplatz für unser Objekt reserviert. Bevor wir den Konstruktor aufgerufen haben, weiß der Computer nur, dass es einen Namen Person1 gibt, der auf einen Speicherbereich zeigen soll, welcher ein Objekt des Typs TPersonClass enthalten wird. Dieser Speicher existiert jedoch nicht und jeder Zugriff den wir auf dieses Objekt versuchen wird mit einer Fehlermeldung seitens Delphi quittiert. 3

4 Man kann den Standardkonstruktor create jedoch auch noch erweitern, um mehr Funktionalität zu erhalten. In unserem Fall möchten wir, dass der Konstruktor auch noch das Setzen von Name, Alter und Geschlecht mit erledigt. Dazu soll der Konstruktor nicht "normal" aufgerufen werden, sondern direkt noch die Daten als Parameter mitgegeben bekommen. Hierfür müssen wir unseren neuen Konstruktor erst einmal selber kreieren natürlich nicht als Funktion, oder Prozedur sonder als constructor.. 05 name : String; 06 alter : Integer; 07 maennlich : boolean; 08 constructor create(name : String; alter : integer; maennlich : boolean); 09 Bis auf das Schlüsselwort "constructor" sieht der Konstruktor in der der Deklaration also aus, als wäre er eine ganz normale Methode. Was er nicht ist, denn, wie bereits erwähnt, er ist nicht an eine Instanz, sondern an die Klasse gebunden. Nun zur Implementation, die eigentlich auch keine Überraschungen bereit hält: 10 implementation 11 constructor TPersonClass.create(name : String; alter : integer; 12 maennlich : boolean); self.name := name; 15 self.alter := alter; 16 self.maennlich := maennlich; end. Ab jetzt können wir uns den längeren Quelltextabschnitt (Beispiel 3) sparen und einfach mit Beispiel 4 arbeiten: Person1 := TPersonClass.create; Person1.name := 'Hendrik'; Person1.alter := 26; Person1.maennlich := true; Beispiel 3 Person1 := TPersonClass.create('Hendrik', 26,true); Beispiel 4 Das einzig wirklich neue an diesem Quelltext ist der Bezeichner self (in Zeile 14 16), welcher vor den Variablen steht. Wir stehen bei dem Quelltext vor dem folgenden Problem: Die Parameter des Konstruktors und die Eigenschaften der Klasse besitzen den gleichen Namen (z.b. name). Wenn wir jetzt eine Zuweisung vornehmen wollen: name := name; Stehen wir vor einem Problem. Soll die Eigenschaft dem Parameter oder der Parameter der Eigenschaft zugewiesen werden. Um dieses Problem zu klären besitzt Delphi zwei Möglichkeiten: 4

5 1. Möglichkeit: Wir nennen die Parameter einfach anders als die Eigenschaften der Klasse: constructor TPersonClass.create(pName : String; palter : integer; pmaennlich : boolean); name := pname; 2. Möglichkeit: Wir benutzen den Bezeichner self : self.name := name; Dieses Wort self bezeichnet die Instanz, welcher der Konstruktor gehört. Beachte: Es bezeichnet wirklich das konkrete Objekt (die Instanz) und nicht nur die Klasse! Das heißt wenn wir schreiben self.name weiß Delphi, dass wir hiermit die Eigenschaft name der aktuellen Instanz meinen. Exkurs inherited : Der Vollständigkeit halber wird an dieser Stelle auch der Befehl inherited erklärt. Beim ersten lesen kann dieser Abschnitt gerne übersprungen werden, wir werden im Kapitel über Ableitungen nochmals darauf zurückkommen. Der Konstruktor ist nicht an ein Objekt, sondern an die entsprechende Klasse gebunden. Der "Ur"- Konstruktor ist in der Urklasse "TObject" deklariert, aber er kann in jeder Klasse neu deklariert und implementiert werden, solange man daran denkt, jeweils den Konstruktor der Vorfahrklasse auch noch auszurufen. Dies muss man tun, damit auch das, was in den Muttterklassen im Konstruktor gemacht wird, erledigt wird. Genau dies geschieht mit dem Schlüsselwort inherited. Leitet man den Aufruf einer Methode (in diesem Fall "create") mit dem Schlüsselwort "inherited" ein, so signalisiert man dem Compiler damit, dass in diese Fall die entsprechende Methode der Mutterklasse aufgerufen werden soll und nicht die Methode der aktuellen Klasse. 5

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