Очевидно, что размеры типов объектов отличаются. Поэтому, когда наступает время очистки размещенного в динамической памяти полиморфического объекта, то как же Dispose узнает, сколько байт динамического пространства нужно освобождать? Во время компиляции из полиморфического объекта нельзя извлечь никакой информации относительно размера объекта.
Деструктор разрешает эту головоломку путем обращения к тому месту, где эта информация записана, – в ТВМ переменных реализаций. В каждой ТВМ типа объекта содержится размер в байтах данного типа объекта. Таблица виртуальных методов любого объекта доступна посредством скрытого параметра Self, посылаемого методу при вызове метода. Деструктор является всего лишь разновидностью метода, и поэтому, когда объект вызывает его, деструктор получает копию Self через стек. Таким образом, если объект является полиморфическим во время компиляции, он никогда не будет полиморфическим во время выполнения благодаря позднему связыванию.
Для выполнения этого освобождения памяти при позднем связывании деструктор нужно вызывать как часть расширенного синтаксиса процедуры Dispose:
Dispose(P, Done);
(Вызов деструктора вне процедуры Dispose вообще не выполняет никакого освобождения памяти.) Здесь происходит на самом деле то, что сборщик мусора объекта, на который указывает Р, выполняется как обычный метод. Однако, как только последнее действие выполнено, деструктор ищет размер реализации своего типа в ТВМ и пересылает размер процедуре Dispose. Процедура Dispose завершает процесс путем удаления правильного числа байт пространства динамической памяти, которое (пространство) до этого относилось к Р^. Число освобождаемых байт будет правильным независимо от того, указывал ли Р на экземпляр типа TSalaried, или он указывал на один из дочерних типов типа TSalaried, например на TCommissioned.
Заметьте, что сам по себе метод деструктора может быть пуст и выполнять только эту функцию:
destructor AnObject.Done;
begin
end;
To, что делается полезного в этом деструкторе, не является достоянием его тела, однако при этом компилятором генерируется код эпилога в ответ на зарезервированное слово destructor. Это напоминает модуль, который ничего не экспортирует, но который осуществляет некоторые невидимые действия за счет выполнения своей секции инициализации перед стартом программы. Все действия происходят «за кулисами».
4. Виртуальные методы
Метод становится виртуальным, если за его объявлением в типе объекта стоит новое зарезервированное слово virtual. Если объявляется метод в родительском типе как virtual, то все методы с аналогичными именами в дочерних типах также должны объявляться виртуальными во избежание ошибки компилятора.
Ниже приведены объекты из примера платежной ведомости, должным образом виртуализированные:
tyрe
PEmрloyee = ^TEmployee;
TEmployee = object
Name, Title: string[25];
Rate: Real;
constructor Init (AName, ATitle: String; ARate: Real);
function GetPayAmount : Real; virtual;
function GetName : String;
function GetTitle : String;
function GetRate : Real;
рrocedure Show; virtual;
end;
PHourly = ^THourly;
THourly = object(TEmployee);
Time: Integer;
constructor Init (AName, ATitle: String; ARate: Real; Time: Integer);
function GetPayAmount : Real; virtual;
function GetTime : Integer;
end;
PSalaried = ^TSalaried;
TSalaried = object(TEmployee);
function GetPayAmount : Real; virtual;
end;
PCommissioned = ^TCommissioned;
TCommissioned = object(Salaried);
Commission : Real;
SalesAmount : Real;
constructor Init (AName, ATitle: String; ARate,
ACommission, ASalesAmount: Real);
function GetPayAmount : Real; virtual;
end;
Конструктор является специальным типом процедуры, которая выполняет некоторую установочную работу для механизма виртуальных методов. Более того, конструктор должен вызываться перед вызовом любого виртуального метода. Вызов виртуального метода без предварительного вызова конструктора может привести к блокированию системы, а у компилятора нет способа проверить порядок вызова методов.
Каждый тип объекта, имеющий виртуальные методы, обязан иметь конструктор.
Предупреждение
Конструктор должен вызываться перед вызовом любого другого виртуального метода. Вызов виртуального метода без предыдущего обращения к конструктору может вызвать блокировку системы, и компилятор не сможет проверить порядок, в котором вызываются методы.
Примечание
Для конструкторов объекта предлагается использовать идентификатор Init.
Каждый отдельный экземпляр объекта должен инициализироваться отдельным вызовом конструктора. Недостаточно инициализировать один экземпляр объекта и затем присваивать этот экземпляр другим. Другие экземпляры, даже если они могут содержать правильные данные, не будут инициализированы оператором присваивания и заблокируют систему при любых вызовах их виртуальных методов. Например:
var
FBee, GBee: Bee; { создать два экземпляра Bee }
begin
FBee.Init(5, 9) { вызов конструктора для FBee }
GBee := FBee; { Gbee недопустим! }
end;
Что же именно создает конструктор? Каждый тип объекта содержит нечто, называемое таблицей виртуального метода (ТВМ) в сегменте данных. ТВМ содержит размер типа объекта и для каждого виртуального метода указатель на код, выполняющий данный метод. Конструктор устанавливает связь между вызывающей его реализацией объекта и ТВМ типа объекта.
Важно помнить, что имеется только одна ТВМ для каждого типа объекта. Отдельные экземпляры типа объекта (т. е. переменные этого типа) содержат только соединение с ТВМ, но не саму ТВМ. Конструктор устанавливает значение этого соединения в ТВМ. Именно благодаря этому нигде нельзя запустить выполнение перед вызовом конструктора.
5. Поля данных объекта и формальные параметры метода
Выводом из того факта, что методы и их объекты разделяют общую область действия, является то, что формальные параметры метода не могут быть идентичными любому из полей данных объекта. Это является не каким-то новым ограничением, налагаемым объектно-ориентированным программированием, а, скорее, теми же самыми старыми правилами области действия, которые Pascal имел всегда. Это то же самое, что и запрет для формальных параметров процедуры быть идентичными локальным переменным этой процедуры:
procedure CrunchIt(Crunchee: MyDataRec, Crunchby,
ErrorCode: integer);
var
A, B: char;
ErrorCode: integer;
begin
.
.
.
Локальные переменные процедуры и ее формальные параметры совместно используют общую область действия и поэтому не могут быть идентичными. Будет получено сообщение «Error 4: Duplicate identifier» (Ошибка 4; Повторение идентификатора), если попытаться компилировать что-либо подобное, та же ошибка возникает при попытке присвоить формальному параметру метода имени поля объекта, которому даннёый метод принадлежит.
Обстоятельства несколько отличаются, так как помещение заголовка процедуры внутрь структуры данных является намеком на новшество в Turbo Pascal, но основные принципы области действия Pascal не изменились.
ЛЕКЦИЯ № 13. Совместимость типов объектов
1. Инкапсуляция
Объединение в объекте кода и данных называется инкапсуляцией. В принципе, возможно предоставить достаточное количество методов, благодаря которым пользователь объекта никогда не будет обращаться к полям объекта непосредственно. Некоторые другие объектно-ориентированные языки, например Smalltalk, требуют обязательной инкапсуляции, однако в Borland Pascal имеется выбор.
Например, объекты TEmployee и THourly написаны таким образом, что совершенно исключена необходимость прямого обращения к их внутренним полям данных:
type
TEmployee = object
Name, Title: string[25];
Rate: Real;
procedure Init (AName, ATitle: string; ARate: Real);
function GetName : String;
function GetTitle : String;
function GetRate : Real;
function GetPayAmount : Real;
end;
THourly = object(TEmployee)
Time: Integer;
procedure Init(AName, ATitle: string; ARate:
Real, Atime: Integer);
function GetPayAmount : Real;
end;
Здесь присутствуют только четыре поля данных: Name, Title, Rate и Time. Методы GetName и GetTitle выводят фамилию работающего и его должность соответственно. Метод GetPayAmount использует Rate, а в случае работающего THourly и Time для вычисления суммы выплат работающему. Здесь уже нет необходимости обращаться непосредственно к этим полям данных.
Предположив существование экземпляра AnHourly типа THourly, мы могли бы использовать набор методов для манипулирования полями данных AnHourly например:
with AnHourly do
begin
Init (Aleksandr Petrov, Fork lift operator' 12.95, 62);
{Выводит на экран фамилию, должность и сумму выплат}
Show;
end;
Следует обратить внимание, что доступ к полям объекта осуществляется не иначе, как только с помощью методов этого объекта.
2. Расширяющиеся объекты
К сожалению, стандартный Pascal не предоставляет никаких возможностей для создания гибких процедур, позволяющих работать с абсолютно разными типами данных. Объектно-ориентированное программирование решает эту проблему с помощью наследования: если определен порожденный тип, то методы порождающего типа наследуются, однако при желании они могут переопределяться. Для переопределения наследуемого метода попросту описывается новый метод с тем же именем, что и наследуемый метод, но с другим телом и (при необходимости) с другим множеством параметров.