类和类成员概述

类和类成员概述
类（Class），是一个包含字段（Field，也称为域）、方法（Method）和属性（Property）（事件（Event）是一种特殊的属性）三种成员的构造体。

因为本书是讲“Delphi精要”，所以对于面向对象理论中的类的概念，就不再使用什么“禽兽 | 家禽 | 鸡鸭鹅”之类例子来讲解了，如果大家对类的基本概念还不是很理解，那么可以参阅相关资料和书籍。

对象即类的实例，是使用构造函数（在Object Pascal中是用关键字constructors标识的，它是一个特殊的类方法，通常是Create）来生成的一个内存块。销毁一个对象使用析构函数（用关键字destructors标识，通常是Destroy）。

字段，就是在对象中对应某项数据的变量。有的资料和书籍也将字段称为域，在本书中，为了便于理解，一般都称作字段。

而方法则是一些函数和过程。方法可以分为普通方法和类方法两种，分别用来操作对象和类。普通方法只有由类实例调用，而类方法可以由类或者类实例调用。

属性，实际上是一些需要特殊处理的字段的包装，它们的值可以用字段或者方法来存取。

以下是摘自Forms单元的一段代码，这段代码声明了一个TCustomForm类（它是TForm的父类）：



{TCustomForm派生于另一个类TScrollingWinControl，它们构成父子关系}

TCustomForm = class(TScrollingWinControl)

private

{声明一个字段FWindowState}

FWindowState: TWindowState;

{再声明一个字段FOnDestroy}

FOnDestroy: TNotifyEvent;

……

{声明一个方法SetWindowState}

procedure SetWindowState(Value: TWindowState);

……

public

{这是一个构造函数：Create}

constructor Create(AOwner: TComponent); override;

{这是一个析构函数：Destroy}

destructor Destroy; override;

{声明一个属性WindowState，它从字段FWindowState读取值，用方法SetWindowState
保存值（方法SetWindowState在内部将值保存到字段FWindowState）}

property WindowState: TWindowState read FWindowState write SetWindowState;

{声明一个特殊的属性——事件OnDestroy，和WindowState不同，OnDestroy的存取都是
通过字段FOnDestroy进行的}

property OnDestroy: TNotifyEvent read FOnDestroy write FOnDestroy

……

end;



在本小节最后，我们渴望搞清楚类成员的可见性问题。对于类成员的其他深入知识，我会开辟专门的小节来阐述。

类成员的可见性是对该类的使用者而言。在声明一个类时，类可以被分为5个区域，用以下5个关键字标识：

private, protected, public, published, automated。

所有的类成员都被放置在不同的区域里，不同区域的类成员具有不同的可见性。如果类的定义和类的使用者在同一个单元内，那么该类的所有成员无论位于哪个区域，对于使用者而言都是可见的。一个类对于相同单元的其他类来说，类似于C++中的“友类”，其所有成员都可以被访问。因此，类成员的可见性设置只是在它们位于不同单元时，才是有效的。这时候，区域内成员的可见性规定如下：

(1) private域：总不可见。这个区域用来隐藏一些实现细节并防止使用者直接修改敏感信息，比如容纳属性的存取字段和方法。

(2) protected：派生类可见。这样既可以起到private域的作用，也能给派生类提供较大的灵活性。该区域常被用来定义虚方法。

(3) public：总可见。通常用来放置构造、析构函数等供使用者调用的方法。

(4) published：总可见。而且这个区域的类成员有运行时类型信息，该区域通常用来放置供使用者访问的属性和事件。

(5) automated：总可见。而且该域的成员具有自动化类型信息，用于创建自动化服务器。该关键字已经不再使用，为向后兼容保留。

类的成员通常都是很明确指定了它所属区域的，但并不总是这样，凡事都是有例外的。比如我们在窗体上放置一个按钮并双击它生成onClick事件过程后，单元的源代码中对窗体类的定义就变成了下面的样子：



type

TForm1 = class(TForm)

Button1: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;



我们发现字段Button1和过程Button1Click并没有被明确地放到哪个可见性区域中。那么这时候它们的可见性按什么规则来确定呢？此时和编译指令$M密切相关。

后面我们要讲：$M用来控制编译器是否给类生成运行时类型信息。所以，在{$M+}状态，Button1和Button1Click被隐含指定到published域；在{$M-}状态，则到public域。

那么对于上面的TForm1来说，因为它现在处在{$M+}状态，所以Button1和Button1Click实际上被隐含指定到published域。


深入认识方法
在上一小节，我们已经简单说明了类的成员之一——方法。但是，对于方法仅仅只这么一点认识是远远不够的。

在本小节里，我打算从不同角度对方法分类研究，借以深入认识方法。

(1) 从调用者角度可分为：

① 普通方法；

② 类方法。

普通方法只能被类实例（即对象）调用，而类方法不但可以被对象调用，还可以直接被类调用（比如构造函数Create和析构函数Destroy）。我们看下面的例子：



unit Unit1;



interface



uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls,
Forms, Dialogs, StdCtrls;



type

TForm1 = class(TForm)

Button1: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;



TOneObject = class

{声明一个类方法ClassProc。方法是在最前面加"Class"关键字}

class procedure ClassProc;

{声明一个普通方法OneProc}

procedure OneProc;

end;



var

Form1: TForm1;



implementation



{$R *.dfm}



class procedure TOneObject.ClassProc;

begin

ShowMessage(''ClassProc'');

end;



procedure TOneObject.OneProc;

begin

ShowMessage(''OneProc'');

end;



procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

OneObj: TOneObject;

begin

TOneObject.ClassProc; {类方法可以直接被类调用}

OneObj := TOneObject.Create; {Create本身也是个类方法}

OneObj. ClassProc; {对象也可以调用类方法}

OneObj.OneProc; {普通方法只能被对象调用}

OneObj.Free;

end;



end.



类方法是从C++的static（静态）函数借鉴而来的。实现一个类方法时，要特别注意不要让它依赖于任何实例信息，千万不要在类方法中存取字段、属性和普通方法。否则通过类而不是对象来调用它时，将发生错误，因为此时并没有实例信息。

在本小节接下来的内容里，我们不再讨论类方法，所有的方法都是指普通方法。

(2) 从调用机制上分：

① 静态方法。如下面的代码定义了TOneObject的静态方法OneProc。



TOneObject = class

procedure OneProc;

end;



没有修饰字的方法被默认为静态方法。和下面要讲的虚方法相比，静态方法能够获得更快的运行速度，因为它的地址是编译时确定、运行时映射的；而虚方法为了实现某些更加高级、灵活、复杂的功能，需要在运行时作一些附加处理（比如动态寻址），所以调用时相对要慢一些。

虚方法。虚方法使用关键字virtual或者dynamic声明，如：



TOneObject = class

procedure OneProc; virtual;

function OneFun: Boolean; dynamic;

end;



其中OneProc和OneFun都是虚方法。虚方法可以在子类中进行覆盖，从而增强方法的功能。覆盖一个虚方法应该使用override关键字。例如我们定义TOneObject的子类：

在子类中，可以（但不是必须的）覆盖父类的虚方法，从而实现更加复杂的控制。覆盖采用关键字override：



unit Unit1;



interface



uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls,
Forms, Dialogs, StdCtrls;



type

TForm1 = class(TForm)

Button1: TButton;

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;



{TParent声明了两个虚方法}

TParent = class

procedure OneProc; virtual;

function OneFun: Boolean; dynamic;

end;



{TChild派生于TParent，并对父类的两个虚拟方法都做了覆盖}

TChild = class(TParent)

procedure OneProc; override;

function OneFun: Boolean; override;

end;



var

Form1: TForm1;



implementation



{$R *.dfm}



{ TParent }



procedure TParent.OneProc;

begin

ShowMessage(''TParent'');

end;



function TParent.OneFun: Boolean;

begin

Result := False;

end;



{ TChild }



procedure TChild.OneProc;

begin

inherited; {inherited调用父类的OneProc的代码，这句的结果是显示''TParent''}

ShowMessage(''TChild'');

end;



function TChild.OneFun: Boolean;

begin

Result := inherited OneFun; {调用父类的OneFun代码}

if not Result then

Result := TRue;

end;



procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

var

Child: TChild;

begin

Child := TChild.Create;

Child.OneProc; {会先显示''TParent''（父类代码实现的），再显示''TChild''
（子类实现的）}

if Child.OneFun then {条件语句成立}

ShowMessage(''OneFun return true'');

Child.Free;

end;

end.


使用不同关键字声明的虚方法是有区别的。virtual声明的称为虚拟方法，dynamic声明的称为动态方法。它们在被调用时，派遣机制有所不同，具体可以参看第5章的“虚拟方法表和动态方法表”小节。

因为声明虚方法的目的都是供子类覆盖，所以虚方法一般应该声明在protected区域，当然不是绝对的。如果希望类的使用者能够调用这个虚拟方法，那么还可以声明在public域。

还得对inherited作点说明。inherited并不仅仅局限在子类覆盖后的虚方法中调用父类中被覆盖的方法，实际上，inherited可以使用在任何地方、调用子类可见的任何父类方法（包括protected、public、published等域的）。

③ 抽象方法。它是虚方法的特例，在虚方法声明后加上abstract关键字构成，如：



TParent = class

procedure OneProc; virtual; abstract;

function OneFun: Boolean; dynamic; abstract;

end;



抽象方法和普通虚方法的区别：

a. 抽象方法只有声明，没有实现；而虚方法必须有实现部分，哪怕没有实际代码而只有begin…end头。

b. 抽象方法必须在子类中覆盖并实现后才用调用。因为没有实现的方法不能被分配实际地址，而调用一个没有实际地址的方法显然是荒谬的。

所以，抽象方法也可以被称为纯虚方法。

如果一个类中含有抽象方法，那么这个类就成了抽象类，如TStrings含有：

procedure Clear; virtual; abstract;

procedure Delete(Index: Integer); virtual; abstract;

等多个抽象方法。

抽象类是不应该直接用来创建实例的，因为一旦调用了抽象方法，将抛出地址异常，而我们很难保证不在某些地方调用抽象方法。所以，尽管实例化抽象类是被允许的，却是应该避免的。

因此，抽象类一般都是中间类，实际使用的总是覆盖实现了抽象方法的子类。比如常用的字符串列表类TStrings，我们总是使用它的子类而不是它本身来构造实例，如：



var

Strs: TStrings;

begin

Strs := TStringList.Create;

……

end;

(3) 从用途来分：

① 重载方法。方法名相同，但参数个数或者类型不同的多个方法构成重载；重载的目的是得到多个同名但是功能不同的方法。重载是用关键字overload来指明的，比如：



TParent = class

procedure OneProc; overload;

function OneProc(S: String): Boolean; overload;

end;



上面TParent类的方法OneProc被重载。

重载方法的几个特点：

a. 可以分别是函数或者过程。因为在Delphi中，可以将过程看做一个没有返回值的函数，一个函数也可以当作过程调用。

b. 如果位于相同类中，都必须加上overload关键字；如果分别在父类和子类中，那么父类的方法可不加overload而子类必须加overload。

c. 如果父类的方法是虚（virtual或者dynamic）的，那么在子类中重载该方法时应该加上reintroduce修饰字，否则会出现编译警告：“hides virtual method of base type”。当然只是编译时产生警告，如果你不顾它的警告，坚持不加修饰字，对程序运行结果也不会造成影响。如：



TParent = class

procedure OneProc; virtual;

end;



TChild = class(TParent)

procedure OneProc; reintroduce; overload;

end;



d. 在published区不能出现多个相同的重载方法。如：



TParent = class

procedure OneProc; virtual;

end;



TChild = class(TParent)

published

procedure OneProc; reintroduce; overload;

{和父类构成方法重载关系是可以的，因为在TChild的published区，只有一个OneProc方
法，而下面两行企图重载AnotherProc则是没可能的，编译器不允许在published区出现
多个同名的方法}

procedure AnotherProc(S: String); overload;

procedure AnotherProc; overload;

end;

为什么编译器不允许在published出现多个同名的方法呢？别忘了在前面我们说过：published区的类成员会生成运行时类型信息的，而类成员是通过名字区分的。因此，这时候编译器无法为成员AnotherProc生成运行时类型信息。
程序运行时，能够根据传入的参数来正确区分应该调用哪一个被重载的方法。

重载的概念对于普通的过程和函数也是适用的，实际上方法重载是从普通过程和函数的重载引申而来的。我之所以没有将重载内容放在3.2节，是因为方法重载更加复杂，在这里可以更加全面地来阐述它。