Конструкторы и Деструкторы

нового типа данных, например нового типа геометрической фигуры
Использование полиморфизма необходимо,

если процедура построения фигур работает с фиксированным набором объектов, описанных в модуле, а пользователь, работающий с модулем, хочет определить новый тип фигуры

Для этого применяются виртуальные методы.

объекта стоит зарезервированное слово VIRTUAL.

VIRTUAL, то
все методы с аналогичными именами в дочерних типах

также должны объявляться виртуальными,
во избежание ошибки компилятора.

Name : STRING[30];
Date : STRING[10];
Rate :

REAL;
CONSTRUCTOR Init(Nm,Dt:STRING; Rt:REAL);
DESTRUCTOR Done; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowAll; VIRTUAL;
END;

PStudent = ^TStudent;
TStudent = OBJECT(TPerson)
Ball : REAL;
CONSTRUCTOR Init(Nm,Dt:STRING; Rt,Bl:REAL);
DESTRUCTOR Done; VIRTUAL;
FUNCTION GetSum : REAL; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowSum; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowAll; VIRTUAL;
END;
PStaff = ^TStaff;
TStaff = OBJECT(TPerson)
Bonus : REAL;
CONSTRUCTOR Init(Nm,Dt:STRING; Rt,Bn:REAL);
DESTRUCTOR Done; VIRTUAL;
FUNCTION GetSum : REAL; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowSum; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowAll; VIRTUAL;
END;

PTeacher = ^ТТеаcher;
TTeacher = OBJECT(TStaff)
Hours : WORD;
HourRate : REAL;
CONSTRUCTOR Init(Nm,Dt:STRING; Rt,Bn,Hrt:REAL; Hr:W0RD);
DESTRUCTOR Done; VIRTUAL;
FUNCTION GetSum : REAL; VIRTUAL;
PROCEDURE ShowAll; VIRTUAL;
END;

Например:

теперь удален из его определения.
Типу ТТеасher уже не нужно

переопределять метод ShowSum типа TStaff.
Вместо этого ShowSum может просто наследоваться от TStaff со всеми вложенными в него вызовами, которые в этом случае уже будут вызывать методы из TTeacher, а не из TStaff, как это происходило в полностью статической иерархии объектов.

слово PROCEDURE для процедур Init.
Конструктор является специальным типом процедуры, которая

выполняет некоторую установочную работу для механизма виртуальных методов.

Конструктор должен вызываться перед вызовом любого виртуального метода.

Вызов виртуального метода без предварительного вызова конструктора может привести к блокированию системы.
У компилятора нет способа проверить порядок вызова методов.

DESTRUCTOR (деструктор), обратное понятию CONSTRUCTOR, будет объяснено далее.
Каждый экземпляр объекта

должен инициализироваться отдельным вызовом конструктора.

Недостаточно инициализировать один экземпляр объекта и затем присваивать этот экземпляр другим.
Другие экземпляры, даже если они содержат правильные данные, не будут инициализированы оператором присваивания и заблокируют систему при любых вызовах их виртуальных методов.

{Неправильный вызов!}
END;

методов (ТВМ), хранящуюся в сегменте данных.
ТВМ содержит размер типа

объекта и для каждого виртуального метода указатель кода, исполняющий данный метод.
Конструктор устанавливает связь между вызывающим его экземпляром объекта и ТВМ этого объекта.

Необходимо учесть, что имеется только одна ТВМ для каждого типа объекта.

Отдельные экземпляры объекта (т.е. переменные Данного типа) содержат только адрес ТВМ, но не саму ТВМ.

Конструктор устанавливает значение адреса ТВМ.

Вызов виртуального метода до вызова конструктора приведет к ошибке т.к. к этому моменту поле адреса ТВМ еще не инициализировано и содержит неопределенный адрес.

можно использовать директиву компилятора $R.
Если директива $R находится во включенном

состоянии {$R+}; то все вызовы виртуальных методов будут проверяться на состояние инициализации объекта, выполняющего вызов метода.
Если выполняющий вызов объект еще не был инициализирован конструктором, то произойдет ошибка выполнения.

Отрицательной стороной использования данной директивы является замедление работы программы.

Это происходит из-за того, что при каждом вызове виртуального метода дополнительно выполняется процедура проверки правильности инициализации.

Если скорость работы программы является критическим параметром, то рекомендуется использовать проверку виртуальных методов только на этапе отладки.

его потомки также должны объявить этот метод виртуальным.

Статический метод

никогда не может переопределить виртуальный метод.

Если Вы попытаетесь сделать это, компилятор выдаст сообщение об ошибке.

После того, как метод стал виртуальным, его заголовок не может изменяться в объектах более низкого уровня иерархии.

Определение виртуального метода можно представить как шаблон для всех родственных ему методов. Поэтому заголовки всех реализаций одного и того же виртуального метода должны быть идентичными, включая число параметров и их типы.

Статический метод, переопределяющий одноименный метод предка, может иметь другое число параметров и другие типы при необходимости

и методы, определенные в модуле, могут поставляться пользователю в виде

TPU-файла, т.е. без исходного кода.

Для работы с объектами модуля необходимо знать содержание только интерфейсной части модуля.
Используя полиморфные объекты и виртуальные методы, пользователь TPU-файла может свободно добавлять новые методы к уже существующим.

Новое понятие, связанное с добавлением новых функциональных характеристик в программу без модификации ее исходного кода, называется способностью к расширению.

Способность к расширению является естественным продолжением наследования

Наследуются все свойства, которыми обладают порождающие типы, а затем добавляются новые по мере необходимости.
Позднее связывание позволяет новые методы связать с уже существующими во время выполнения программы, благодаря чему расширение существующего кода выглядит как бы невидимым, требуя лишь небольшого увеличения таблицы виртуальных методов.

имеет смысл, если требуется получить оптимальную эффективность скорости выполнения и

использования памяти. Однако в этом случае теряется возможность расширения.

Иногда не известно, является метод виртуальным или нет.

В таких случаях лучше определить его виртуальным, особенно, если имеется предположение, что метод будет перекрываться кем-либо из потомков, а его код должен быть доступным в дальнейшем.

Если у объекта есть виртуальные методы, то для него будет создана ТВМ и любой экземпляр этого объекта будет с ней связан.

Каждый вызов виртуального метода должен проходить через ТВМ, тогда как статические методы вызываются непосредственно.
Хотя просмотр ТВМ весьма эффективен, вызов статического метода все равно остается более быстрым, чем вызов виртуального.

Всегда необходимо учитывать возможность последующей модификации программы.

Дополнительная скорость и эффективное использование памяти для статических методов должны уравновешиваться гибкостью, которая присуща виртуальным методам, ведь имеющийся код можно расширить спустя большой промежуток времени с момента его компиляции.

Паскале, объекты можно размещать в динамической памяти и работать с

ними, применяя указатели.

Одним из самых простых способов размещения объектов в памяти является использование процедуры New, традиционно применяемой для работы с указателями:

VAR
Sum : REAL;
P : ^TPerson;
…
New(P);

с помощью вызова конструктора, перед тем как будет вызван любой

из его методов:

Р^.Init('Иван Петров','25-06-1995' ,40000);

Затем вызовы методов могут происходить в обычном порядке, с использованием имени указателя и ссылочного символа ^ вместо имени экземпляра объекта, которые использовались бы при обращении к статически размещенному объекту:

Sum := P^.GetSum;

Паскаль включает несколько усовершенствованных процедур для размещения и удаления объектов

из памяти наиболее эффективными способами.

Процедура New может вызываться с двумя параметрами: имя указателя используется в качестве первого параметра, а имя конструктора — в качестве второго параметра:

New(P, Init ('Иван Петров','25-06-1995',40000));

Init выполняет динамическое размещение объекта, используя специальный сгенерированный код, вызываемый

оператором CONSTRUCTOR и выполняемый до основного кода конструктора.

Имя экземпляра объекта не может использоваться в качестве первого параметра процедуры, т.к. во время вызова процедуры New экземпляр, инициализируемый с помощью Init, еще не существует.

Компилятор определяет правильность вызова конструктора, проверяя тип указателя, передаваемого в качестве первого параметра.

функции, которая возвращает значение указателя.
Передаваемый New параметр на этот раз

должен быть типом указателя на объект,
а не самим указателем:

TYPE
PPerson = ^ТPerson;
VAR
Р : PPerson;
. . . .
Р:= New(PPerson);

В качестве второго параметра процедура New может содержать конструктор объектного типа:

Р:=New(PPerson,Init('Иван Петров','25-06-1995',40000));

динамической памяти с помощью переменной HeapError, которая является стандартной и

не требует описания в разделе переменных.
Она содержит адрес стандартной функции обработки ошибок в Паскале, которая может быть замещена.

Пользовательская функция обработки ошибок должна иметь формат:

FUNCTION HeapFunc(Size:Word): INTEGER; FAR;

Наличие директивы FAR обязательно

адреса переменной НеарЕrrоr следующим образом:
HeapError:= @HeapFunc;
Такая возможность может оказаться полезной

при использовании конструкторов.

экземпляра динамического объекта, вызов конструктора, использующий расширенный синтаксис стандартной процедуры

New, генерирует фатальную ошибку выполнения с кодом 203.

Программа прекращает свою работу.

Если устанавливается пользовательская функция обработки ошибок динамической памяти, которая возвращает 1, а не стандартный результат 0, то вызов конструктора через New будет возвращать NIL в том случае, если конструктор не сможет завершить запрос .

Программа продолжает работать.

новую стандартную процедуру Fail, которая не имеет параметров и которая

может вызываться только изнутри конструктора.

Вызов Fail заставляет конструктор удалить динамический экземпляр, который был размещен при входе в конструктор, и приводит к возврату указателя NIL для индикации неудачной попытки.

New, то результирующее значение NIL, передаваемое указателю, свидетельствует о неудачной

операции.

Но нет таких переменных типа указатель, которые можно было бы проверить после создания статического экземпляра или после вызова унаследованного конструктора.

Турбо Паскаль в качестве функций позволяет использовать конструкторы, которые возвращают результат типа BOOLEAN.

Возвращаемое значение TRUE означает успех, a FALSE — неудачу, благодаря вызову Fail внутри конструктора.

TPerson, TStaff и TTeacher.

STRING; Rt : REAL);
BEGIN
Name:= Nm;
Date:= Dt;
Rate:= Rt;
END;

CONSTRUCTOR TStaff.Init(Nm,Dt

: STRING; Rt,Bn : REAL);
BEGIN
TPerson.Init(Nm,Dt,Rt) ;
Bonus:= Bn;
END;

CONSTRUCTOR TTeacher.Init(Nm,Dt:STRING; Rt,Bn,Hrt:REAL; Hr:WORD);
BEGIN
TStaff.Init(Nm,Dt,Rt,Bn);
Hours:= Hr;
HourRate:= Hrt;
END;

В случае инициализации экземпляр типа TTeacher, он вызывает конструктор типа TStaff, который в свою очередь вызывает конструктор типа TPerson. Если произойдет ошибка при вызове последнего конструктора, придется отменить вызовы всех трех конструкторов.

учетом обнаружения ошибок:
CONSTRUCTOR TStaff.Init(Nm,Dt : STRING; Rt,Bn : REAL);
BEGIN
IF

NOT TPerson.Init(Nm,Dt,Rt) THEN Fail;
Bonus := Bn;
END;

CONSTRUCTOR TTeacher.Init (Nm,Dt: STRING; Rt,Bn,Hrt:REAL; Hr:WORD);
BEGIN
IF NOT TStaff.Init(Nm,Dt,Rt,Bn) THEN Fail;
Hours:= Hr;
HourRate:= Hrt;
END;

FUNCTION HeapFunc(Size: WORD): INTEGER; FAR;
BEGIN
HeapFunc:= 1;
END;

Обратите внимание на то, что функция HeapFunc выполняет одну единственную операцию: при любом вызове возвращает 1.
В выполнении других операций в данном случае нет необходимости.

имени предка, за которым следует точка и имя конструктора.
Турбо Паскаль

предоставляет специальное слово INHERITED, используя которое, можно вызывать методы предка без указания имени типа предка и точки

Например:

Это может пригодиться при использовании большой иерархии объектов, когда запомнить все связи типа "предок-потомок" невозможно.

CONSTRUCTOR TStaff.Init(Nm,Dt:STRING; Rt,Bn:REAL);
BEGIN
IF NOT INHERITED Init(Nm,Dt,Rt) THEN Fail;
Bonus:= Bn;
END;

удаляться в случае необходимости с помощью процедуры Dispose
Однако при удалении

ненужного объекта может понадобиться нечто большее, чем простое освобождение занимаемой им динамической памяти.

Объект может содержать указатели на динамические структуры или объекты, которые нужно освободить или очистить в определенном порядке, особенно если используется сложная динамическая структура данных.

Все операции, необходимые для очистки динамического объекта, должны объединяться в один метод таким образом, чтобы объект мог быть уничтожен с помощью единственного вызова: Person.Done;

также всех структур данных и вложенных объектов.
Для обозначения таких методов

обычно рекомендуется использовать идентификатор Done.

Часто полезно и допустимо определять несколько методов очистки для данного типа объекта.

В зависимости от их размещения или использования, или в зависимости от состояния и режима на момент очистки сложные объекты могут потребовать очистки несколькими различными путями.

Турбо Паскаль предоставляет специальный тип метода, называемый "сборщиком мусора" или деструктором, для очистки и удаления динамических объектов.

Деструктор объединяет этап удаления объекта с другими действиями или задачами, необходимыми для данного типа объекта.
Для одного типа объекта можно определить несколько деструкторов.

объекта:
ТУРЕ
TPerson = OBJECT
Name: STRING[30];
Date: STRING[10];
Rate: REAL;
CONSTRUCTOR Init(Nm,Dt:STRING; Rt:REAL);
DESTRUCTOR Done; VIRTUAL;
PROCEDURE

ShowAll; VIRTUAL;
END;

виртуальными.
Поскольку различные программы завершения обычно требуют различных типов объектов, рекомендуется

всегда определять деструкторы виртуальными, чтобы для каждого типа объекта выполнялся правильный деструктор.

Нет необходимости указывать зарезервированное слово DESTRUCTOR для каждого метода очистки, даже если определение типа объекта содержит виртуальные методы.

Деструкторы, в действительности, работают только с динамическими объектами.
При очистке таких объектов деструктор осуществляет некоторые специальные функции, гарантируя, что в динамической памяти всегда будет освобождаться правильное число байтов.

Применение деструктора к статическим объектам также не является ошибкой и не может привести к некорректной работе программы.

объектов.
Полиморфными являются те объекты, которые были присвоены экземпляру родительского типа,

благодаря правилам совместимости типов.

Экземпляр объекта типа TStudent, присвоенный переменной типа TPerson, является примером полиморфного объекта.

Эти правила могут применяться и к указателям на объекты

Указатель на TStudent может свободно присваиваться указателю на TPerson, а адресуемый им объект также будет полиморфным.

компиляции точно не знает, какой тип объекта будет в действительности

использован.

Единственное, что он знает, это то, что объект принадлежит иерархии объектов, являющихся потомками указанного типа предка.

Очевидно, что размеры типов объектов отличаются.

Во время компиляции из полиморфного объекта нельзя извлечь какую-либо информацию о его размере.

момент удаления, благодаря обращению к тому месту, где эта информация

записана, т.е. к таблице виртуальных методов экземпляров объектов определенного типа.

В каждой ТВМ содержится размер в байтах данного типа объекта.

Таблица виртуальных методов любого объекта доступна через скрытый параметр Self, содержащий адрес ТВМ, который передается методу при вызове.

Деструктор также является методом, поэтому, когда объект вызывает его, деструктор получает копию Self через стек.

Таким образом, если объект является полиморфным во время компиляции, он никогда не будет полиморфным во время выполнения, благодаря позднему связыванию.

как часть расширенного синтаксиса процедуры Dispose: Dispose(Р,Done);

освобождению памяти.
Сам по себе метод деструктора может быть пустым и

выполнять только функцию связи с процедурой Dispose, поскольку основная информация содержится не в теле деструктора, а связана с его заголовком, содержащим слово DESTRUCTOR.

Деструктор дочернего типа должен последним действием вызывать соответствующий деструктор своего непосредственного предка, чтобы освободить поля всех наследуемых указателей объекта

DESTRUCTOR TPerson.Done;
BEGIN
END;

DESTRUCTOR TStaff.Done;
BEGIN
INHERITED Done;
END;

которые называются динамическими.
Фактически, динамические методы являются подклассом виртуальных методов

и отличаются от них только способом вызова на этапе выполнения.
Во всех других отношениях динамический метод можно рассматривать как эквивалентный виртуальному.

что оно должно включать в себя индекс динамического метода, который

указывается сразу за ключевым словом VIRTUAL.

Индекс динамического метода должен задаваться целочисленной константой в диапазоне значений от 1 до 65535 и представлять собой уникальное значение среди индексов других динамических методов, содержащихся в объектном типе или его предках.
Например: FUNCTION GetSum:REAL; VIRTUAL 10;

Переопределение динамического метода должно точно соответствовать порядку, типу и именам параметров, а также типу результата функции, если метод является функцией.

Переопределение должно включать в себя директиву VIRTUAL, за которой следует тот же индекс динамического метода, что и заданный в объектном типе предка.

с большим количеством виртуальных методов.
Для виртуальных методов в иерархии будут

создаваться очень длинные ТВМ с указанием всех виртуальных методов предков, хотя переопределяться может только часть из них.
Это требует большого объема используемой памяти для хранения ТВМ.

При использовании динамических методов создается альтернативная таблице виртуальных методов таблица динамических методов (ТДМ).

В которой указываются только те виртуальные методы, которые переопределяются, что позволяет экономить память.