Поля классов
Дата изменения: 11.09.2017
Поле – это переменная объявленная внутри класса или структуры, член типа. Вне типа поле нельзя объявить и создать.
В классах или структурах встречаются в двух видах:
Поля экземпляров отличаются от статических полей тем, что их значение различно для разных экземпляров типа, значения статических полей в разных экземплярах типа одинаковы.
Назначение полей – хранить меняющиеся данные.
Объявление полей
Поля, как члены класса, могут использовать модификаторы доступа: private, public, protected. Поле должно иметь тип. Нельзя использовать (инициировать) поля до их объявления.
Объявление производится внутри (в блоке) класса или структуры в следующем порядке:
Нельзя нарушать порядок объявления, иначе на этапе сборки компилятор выдаст ошибку.
Во избежание ошибок программиста и с целью повышения безопасности кода не рекомендуется оставлять поля открытыми (public) – они будут видны в производных классах, и доступны вне типа, что может привести к их ненамеренному изменению. Разумнее объявить их зарытыми (private) или зачищенными(protected), а инициализацию и изменение их производить с помощью индексаторов, методов и свойств класса.
Доступ к полям
Доступ к полям типа осуществляется из блока класса или через объект типа.
Доступ внутри класса – это инициализация:
Доступ через объект типа:
При инициализации значения поля объекта после его создания (вызова конструктора) нельзя ссылаться на другие поля экземпляров. Например, вот так:
Если поле было объявлено в классе статическим, то доступ к нему возможен без создания объекта типа:
Поля, атрибуты или свойства?
Понимая TypeScript и ООП
Александр Майоров — FullStack CTO
Dec 8, 2016 · 2 min read
Если вы в прошлом C#/C++ разработчик или пришли в мир JS из Java, то у вас нет проблем в освоении TypeScript. И уже тем более вы хорошо ориентируетесь в терминологии ООП.
Но если за плечами у вас нет похожего опыта, то, порой, вам сложно общаться с суровыми энтерпрайзными дядьками бекендерами. Сейчас это исправим. И так, что такое поле класса?
Поле класса
Поле класса в ООП мире называется переменная, связанная с классом или объектом. Все данные объекта хранятся в его полях. Доступ к полям осуществляется по их имени. У полей есть альтернативные названия:
Поля бываю т собственные (обычные) и общие для всех объектов (экземпляров (instance’ов)) класса (статические).
По области видимости поля бывают:
Свойство класса
Свойство — это способ доступа к внутреннему состоянию объекта, имитирующий поле. Обращение к свойству объекта выглядит так же, как и обращение к полю, но, в действительности, реализовано через вызов функции. При попытке задать значение свойства вызывается метод называемый сеттером (setter). А при попытке получить значение свойства — геттер (getter).
Как правило, свойство связано с некоторым внутренним полем объекта. Но свойству вообще может не быть сопоставлена ни одна переменная объекта, хотя пользователь данного объекта имеет дело с ним так, как если бы это было настоящее поле.
Свойства повышают гибкость и безопасность программирования, поскольку, являясь частью публичного интерфейса и позволяют менять внутреннюю реализацию объекта без изменения его свойств.
Свойства облегчают модификацию кода в случаях, когда класс изначально был реализован с нарушением инкапсуляции, а в дальнейшем потребовалось изменить способ доступа к полю.
В JavaScript геттеры и сеттеры задаются ключевыми словами get и set перед объявлением методов.
Примеры свойств в TypeScript:
Ну вот как-то так все это работает. Хотя фронтендеры могут сказать:
— “Да какая разница? Не все ли равно кого мочить?”
Ну как сказать. Все-таки это фундаментальные основы и терминология призвана выражать четко свои мысли и намерения. Мы же программисты, йопта.
Поля (Руководство по программированию в C#)
Поле является переменной любого типа, которая объявлена непосредственно в классе или структуре. Поля являются членами содержащих их типов.
Класс или структура может иметь поля экземпляра и (или) статические поля. Поля экземпляра относятся только к экземпляру типа. Если имеется класс T с полем экземпляра F, можно создать два объекта типа T и изменить значение F в каждом объекте, не влияя на значение в другом объекте. Напротив, статическое поле принадлежит самому типу и является общим для всех экземпляров этого типа. Доступ к статическому полю можно получить только с помощью имени типа. Если вы обращаетесь к статическому полю по имени экземпляра, вы получите ошибки времени компиляции CS0176.
Как правило, следует использовать поля только для переменных, являющихся закрытыми или защищенными. Данные, которые тип представляет клиентскому коду, должны предоставляться через методы, свойства и индексаторы. Используя эти конструкции для косвенного доступа к внутренним полям, можно предотвратить использование недопустимых входных значений. Закрытое поле, которое хранит данные, представленные открытым свойством, называется резервным хранилищем или резервным полем.
Как правило, поля хранят данные, которые должны быть доступны нескольким методам типа и храниться дольше, чем время существования любого отдельного метода. Например, тип, представляющий календарную дату, может иметь три целочисленных поля: одно для месяца, одно для числа и одно для года. Переменные, не используемые вне области одного метода, должны быть объявлены как локальные переменные в самом теле метода.
Поля объявляются в блоке класса или структуры путем указания уровня доступа поля, за которым следует тип поля, а затем имя поля. Пример:
Поля инициализируются непосредственно перед вызовом конструктора для экземпляра объекта. Если конструктор присваивает значение поля, он заменит значения, присвоенные при объявлении поля. Дополнительные сведения см. в разделе Использование конструкторов.
Инициализатор поля не может ссылаться на другие поля экземпляров.
Поля могут иметь пометку public, private, protected, internal, protected internal или private protected. Эти модификаторы доступа определяют, каким образом пользователи типа смогут получать доступ к полю. Дополнительные сведения см. в статье Модификаторы доступа.
При необходимости можно объявить поле статическим (static). Это делает поле доступным для вызывающих объектов в любое время, даже если экземпляр типа не существует. Дополнительные сведения см. в статье Статические классы и члены статических классов.
Поле может быть объявлено доступным только для чтения (readonly). Полю только для чтения можно присвоить значение только во время инициализации или в конструкторе. Поле static readonly очень похоже на константу, за исключением того, что компилятор C# не имеет доступа к значению статического поля только для чтения во время компиляции, но только во время выполнения. Дополнительные сведения см. в разделе Константы.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
Поле класса
По́ле кла́сса или атрибу́т (переменная-член, data member, class field, instance variable) в объектно-ориентированном программировании — переменная, связанная с классом или объектом. Все данные объекта хранятся в его полях. Доступ к полям осуществляется по их имени. Обычно тип данных каждого поля задаётся в описании класса, членом которого является поле.
Содержание
Поля структур
Структурные типы, поддерживаемые большинством языков программирования (называемые структурами (structure) в Си, записями (record) в Паскале и т. д.), являются частным случаем классов — а именно, классами из одних только полей. Вся информация, относящаяся к полям классов, в равной степени относится и к структурным типам.
Статические поля
Обычно, каждому объекту соответствуют собственные значения всех его полей. Также к полям класса относят статические поля (static data members, static class fields, class variables) — поля, общие для всех объектов класса.
Статические поля семантически не отличаются от обычных глобальных переменных, но они доступны только по квалифицированному имени (то есть с указанием имени класса), и поэтому, в отличие от глобальных переменных, не загромождают пространство глобальных имён.
В некоторых объектно-ориентированных языках программирования, таких как Java, не существует глобальных переменных, и поэтому статические поля классов — единственный способ хранения глобальных данных в программах на этих языках.
Битовые поля
Некоторые языки, такие как C++, позволяют определять битовые поля. Эти поля занимают менее одной единицы памяти (байт, слово); компилятор сам упаковывает несколько битовых полей в одну единицу памяти, позволяя при этом обращаться к битовым полям как к отдельным полям класса.
Понятие битовых полей не ограничивается полями классов: по аналогии оно было перенесено и на другие случаи упаковки в одну единицу памяти нескольких значений, например в сетевых протоколах и в форматах файлов.
Советы по использованию
Обычно, область доступа полей класса делают закрытой (private), то есть доступ к ним разрешается только методам того же класса. Чтобы предоставить пользователям класса значения его полей, используются свойства: они позволяют классу контролировать изменение его полей, например проверять принадлежность заданного значения диапазону допустимых значений.
Когда доступ к полю инкапсулируется процедурами свойства, возможно обновлять код, обрабатывающий изменения значения этого свойства, не нарушая совместимость с существующими пользователями класса. Поэтому, принято создавать свойства для доступа к полям класса, даже тогда, когда на начальном этапе разработки не требуется никакой дополнительной обработки присваиваемых полю значений.
Примеры использования
Delphi
Python
В Питоне поля и методы обычно называются общим термином атрибуты. Статические атрибуты могут быть перегружены в экземпляре. Атрибуты экземпляра определяются не в структуре класса, а в методах (например, конструкторе). Атрибуты, доступ к которым управляется отдельными методами, называются свойствами (синтаксически доступ к атрибутом и свойствам идентичен):
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Поле класса» в других словарях:
Поле (значения) — Поле многозначное понятие, связанное с протяжённостью в пространстве: Понятие в математике Поле алгебраическая структура с двумя операциями. Скалярное, векторное и тензорное поля в дифференциальной геометрии (см. вектор и тензор) и матанализе … Википедия
Поле (информатика) — Поле многозначное понятие, связанное с протяжённостью в пространстве: Понятие в математике Поле алгебраическая структура с двумя операциями. Скалярное, векторное и тензорное поля в дифференциальной геометрии (см. вектор и тензор) и матанализе … Википедия
Поле — Поле многозначное понятие, связанное с протяжённостью в пространстве: поле в Викисловаре … Википедия
Поле (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Поле (значения). Поле в физике физический объект, классически описываемый математическим скалярным, векторным, тензорным, спинорным полем (или некоторой совокупностью таких математических полей),… … Википедия
Магнитное поле звёзд — Магнитное поле Солнца производит корональные выбросы массы. Фото NOAA Звёздное магнитное поле магнитное поле, создаваемое движением проводящей плазмы внутри звёзд главно … Википедия
Лодейное Поле (аэродром) — Лодейное Поле военный аэродром в Ленинградской области в двух километрах к югу от города Лодейное Поле. Длина ВПП 2500 м, покрытие бетонное. С 15 мая 1960 г. на авиабазе Лодейное Поле дислоцирован 177 ИАП (Истребительный… … Википедия
Авиабаза Лодейное поле — Лодейное Поле военный аэродром в Ленинградской области в двух километрах к югу от города Лодейное Поле. Длина ВПП 2500 м, покрытие бетонное. С 15 мая 1960 г. на авиабазе Лодейное Поле дислоцирован 177 ИАП (Истребительный авиационный полк). С… … Википедия
Лодейное Поле (авиабаза) — Лодейное Поле военный аэродром в Ленинградской области в двух километрах к югу от города Лодейное Поле. Длина ВПП 2500 м, покрытие бетонное. С 15 мая 1960 г. на авиабазе Лодейное Поле дислоцирован 177 ИАП (Истребительный авиационный полк). С… … Википедия
Эсминец класса Колдун ВС Земли — «Вавилон 5» Эсминец класса Warlock Вооруженных Сил Земного Альянса Эсминец класса «Колдун» (Warlock) на выходе из гиперпространственной зоны перехода. Общая информация Мир: Земля, Марс, колонии Земного Альянс … Википедия
Железный крест II класса — Железный крест Оригинальное название Eisernes Kreuz Девиз Страна … Википедия
NEWOBJ.ru → Введение в ООП с примерами на C# →
NEWOBJ.ru → Введение в ООП с примерами на C# →2.3. Поля и методы: состояние и поведение
2.3. Поля и методы: состояние и поведение
§ 15. Состояние и поведение. В настоящем разделе мы подробнее разберем особенности использования методов и полей классов. Начнем с определения [Буч 3]:
Состояние объекта (state) – перечень полей объекта (обычно статический) и текущих значений каждого из этих полей (обычно динамический).
Мы оговариваем, что перечень полей обычно статический, то есть зафиксированный в определении класса, так как в некоторых языках перечень полей может быть изменен после создания объекта.
Мы оговариваем, что перечень текущих значений полей обычно динамический, то есть может меняться после создания объекта, так как во всех языках есть механизмы, позволяющие ограничить изменение полей после создания объекта. Мы обсудим некоторые из таких возможностей в следующем параграфе.
В настоящей книге мы используем термин поле ( field ), так как оно используется в C#. При этом в других языках программирования для обозначения полей класса могут применяться и другие термины: переменная-член ( member variable, member ), свойство ( property ). Отметим, что термин свойство, в свою очередь, имеет в C# специфическое значение и будет рассмотрен ниже в настоящей главе.
Приведем определение поведения объекта аналогичное определению состояния объекта [3].
Мы оговариваем, что перечень методов, обычно статический, так как в некоторых языках программирования существуют механизмы, позволяющие изменять перечень методов класса или отдельного объекта при выполнении программы.
Мы оговариваем, что результаты вызова методов зависят от текущего состояния или, по-другому, определяются историей объекта (то есть историей изменения его состояния), так как один и тот же метод в общем случае может возвращать разные результаты в зависимости от состояния.
Сокрытие переменных можно назвать разновидностью более общего понятия – перегрузки – использования в одной и той же области видимости одного и того же имени для обозначения разных элементов языка. Если «элемент языка» – метод, то мы имеем дело с перегрузкой методов.
Перегрузка метода (overloading) – определение в одной и той же области видимости нескольких методов с одинаковым именем, но различающихся количеством или типами параметров.
Компилятор, используя различие в параметрах, определяет на этапе компиляции, какой именно метод необходимо вызывать.
Мы используем термин метод, так как он используется в C#, но в других языках и, в целом, в объектно-ориентированном программировании как синонимы также используются термины функция (function) и функция-член (member function). Исторически термин функция возник в процедурном программировании и обозначал функцию, не связанную ни с каким классом. В объектно-ориентированных языках чтобы различать функции, не связанные ни с каким классом, и функции класса, последние стали называть другими терминами, например, функциями-членами в C++ и методами в C# и Java, оставив термин функция для функций, объявленных вне классов. При этом во многих объектно-ориентированных языках вовсе нет возможности объявить функцию вне какого-либо класса.
§ 16. Неизменяемость. Изменение программистом значений переменных (состояния объектов) в ходе выполнения программы выглядит вполне естественной практикой. Однако существует множество ситуаций, когда желательно так или иначе ограничивать эту возможность.
Приведем еще пример:
Дополнительным аргументов в пользу неизменяемости состояния объектов является потенциальное повышение производительности. Компилятор, зная, что значение тех или иных переменных не будет никогда меняться, может сгенерировать более оптимальный код.
Значения констант должны быть определены на момент компиляции приложения, поэтому мы не можем их использовать со ссылочными переменными – экземплярами классов 26 :
Этот пример демонстрирует несколько важных особенностей.
Во-первых, в C# неизменяемость ( immutability ) – это свойство класса, а не объекта: или мы объявляем класс как неизменяемый и все его экземпляры будут неизменяемыми. Или мы объявляем класс как изменяемый и все его экземпляры будут также изменяемыми. У нас нет возможности сделать неизменяемым только некоторые экземпляры этого класса. Для сравнения, отметим, что в C++ такая возможность есть: мы можем отметить ключевым слово const переменную или даже параметр метода и это будет значить, что указанную переменная или параметр метода невозможно изменить, но другие, не отмеченные этим словом экземпляры будут изменяемыми, а объект-параметр будет изменяемым вне соответствующего метода.
И последний момент, который мы разберем – особенность копирования неизменяемых объектов. В конструкторе для копирования объекта-центра мы используем копирование ссылки, так как уверены, что переданный объект уже не будет никогда изменен и вполне достаточно иметь всего один экземпляр объекта, на который будут ссылаться множество логически не связанных между собой переменных.
В заключение отметим, что, применяя имеющиеся возможности языка, как правило, лучше избыточно ограничить изменение переменных и позже снять это ограничение, чем случайно изменить переменную, которая с точки зрения других фрагментов кода, должна быть неизменяемой.
Несмотря на широкое использование в ежедневной практике, для объектно-ориентированного программирования неизменяемость – это всегда ограничение, так как исходно переменные в ООП изменяемые ( mutable ). Более того, в теории языков программирования введение неизменяемости для всех объектов – это определение функциональной парадигмы программирования [Мартин 11].
§ 17. Сохраняемость. Иногда требуется сохранить состояние объекта между запусками программы или при перемещении объекта между приложениями. Конечно, строго говоря, при восстановлении сохраненного состояния, мы в действительности создаем новый объект в памяти и присваиваем его полям значения, соответствующе тем, которые были у другого объекта. Однако удобно представлять этот процесс на более высоком уровне абстракции, как сохранение и восстановление.
Сохраняемость – способность объекта существовать во времени, переживая породивший его процесс, и (или) в пространстве, перемещаясь из своего первоначального адресного пространства. [Буч 3]
Для сохранения объекта в файл, передачи по сети или другому процессу, как правило, требуется привести значения полей объекта в формат, который будет понятен получателю и преобразовать их в непрерывную последовательность байт. Этот процесс называется сериализацией (от англ. serial – последовательный).
Сериализация (serialization) – преобразование состояния объекта в последовательность байт. Сериализация может быть двоичная, текстовая (JSON, XML) или какая-либо другая. Обратный процесс называется десериализацией.
На следующем рисунке предоставлен пример сериализации объекта в формат JSON.
ORM (object-relational mapping) – «объектно-реляционное сопоставление» – механизм (реализуемый не языком программирования, а сторонними библиотеками), позволяющий сохранять или восстанавливать состояние объекта в приложении в реляционную базу данных.
Следует отметить, что полноценное «зеркалирование» базы данных в объекты памяти помимо трудоемкости, а точнее рутинности этого процесса, сопряжено с множеством концептуальных проблем, прежде всего, связанных с транзакциями. Чтобы преодолеть эти ограничения некоторые базы данных заявляются как объектные, а не реляционные, в том смысле, что при работе с ними мы не транслируем объектную модель программы в реляционную модель БД с помощью ORM, а напрямую сохраняем в БД в объектной модели. Хотя эти направления динамично развиваются, однако пока остаются нишевыми.
§ 18. Свойства в C#. В заключение главы, коротко рассмотрим специальную синтаксическую разновидность методов в C# – свойства. В C# мы можем объявить метод, возвращающий значение заданного типа или принимающий один параметр заданного типа, используя следующий специальный синтаксис, позволяющий пользователям класса обращаться к этим методам, как к полям:
Отметим еще раз, что свойства – специфическая возможность C# и представляет лишь синтаксическое упрощение для объявления и вызова определенных методов, а термин «свойство» вне языка C# часто используется для обозначения обычных полей класса.
Вопросы и задания
1. Дайте определение следующим терминам и сопоставьте русские термины с английскими: состояние объекта, поле, переменная-член, свойство, поведение объекта, метод, перегрузка метода, функция, функция-член, сокрытие локальных переменных неизменяемость, константа; state, field, member variable, property, behavior, method, overloading, member function, immutability.
2. Имеет ли открытый ( public ) метод класса доступ к закрытым ( private ) полям того же класса (1) того же объекта, для которого этот метод был вызван; (2) для другого объекта того же класса, который был передан как параметр этого метода?
3. В чем отличие между классом без состояния ( stateless ) и неизменяемым классом ( immutable )?
4. Почему нельзя перегрузить методы с одинаковыми параметрами, но отличающимися типами возвращаемых значений?
6. Назовите преимущества и недостатки использования неизменяемых типов данных.
9. Является ли массив неизменяемым типом данных в C#?
10. Повышают ли производительность приложений использование const и readonly в C#? Является ли производительность фактором, который необходимо учитывать, применяя механизмы языка программирования по ограничению изменения состояния объектов?
11. Объясните утверждение, что в C# неизменяемость – свойство классов, а не объектов.
12.* Познакомьтесь с подходом «event sourcing» (к сожалению, устоявшегося перевода этого термина нет), в рамках которого мы храним список транзакций, то есть событий об изменении состояния, но не храним само состояние.
13.* Приведите аргументы в пользу следующего тезиса: «Чем большей памятью мы располагаем и чем быстрее становятся наши компьютеры, тем меньше мы нуждаемся в изменяемых состояниях.» [11]
24. Или – в C# – свойства, см. § 18.
25. Системы статического анализа кода не в счет, так как это внешние по отношению к языку программирования инструменты.
26. Строго говоря, структуры C# (struct) также не могут быть константами, хотя и являются значимыми типами.
27. Нередко этот способ сохранения объектов в реляционную БД подвергают критике. Подробный анализ этого вопроса приведен, например, в [Дейт 4]. Однако по факту, именно описанная модель сегодня является самой распространенной.