Объект изнутри
Теперь, когда мы разобрались с основными определениями и механизмами ООП, настало время более подробно изучить, что представляет собой объект и как он работает. Ясно, что каждый экземпляр класса содержит отдельную копию всех его полей. Ясно, что где-то в его недрах есть указатели на таблицу виртуальных методов и таблицу динамических методов. А что еще там имеется? И как происходит вызов методов? Вернемся к примеру из разд. "Полиморфизм" данной главы:
type
TFirstClass = class
FMyFieldl: Integer;
FMyField2: Longint;
procedure StatMethod;
procedure VirtMethodl; virtual;
procedure VirtMethod2; virtual;
procedure DynaMethodl; dynamic;
procedure DynaMethod2; dynamic;
end;
TSecondClass = class(TMyObject)
procedure StatMethod;
procedure VirtMethodl;
override; procedure DynaMethodl;
override; end;
Objl: TFirstClass;
Obj2: TSecondClass;
На рис. 1.1 показано, как будет выглядеть внутренняя структура рассмотренных в нем объектов.
Первое поле каждого экземпляра того или иного объекта содержит указатель на его класс. Класс как структура состоит из двух частей. Начиная с адреса, на который ссылается указатель на класс, располагается таблица виртуальных методов. Напомним, что она содержит адреса всех виртуальных методов класса, включая унаследованные от предков. Длина таблиц VMT объектов Оbj1 и Obj2 одинакова— по два элемента (8 байт). Перед таблицей виртуальных методов расположена специальная структура, содержащая дополнительную служебную информацию. В ней содержатся данные, полностью характеризующие класс: его имя, размер экземпляра, указатели на класс-предок, имя класса и т. д. На рис. 1.1 она показана одним блоком, а ее содержимое расшифровано ниже.
Одно из полей структуры содержит адрес таблицы динамических методов класса (DMT). Таблица имеет следующий формат — в начале слово, содержащее количество элементов таблицы; затем — слова, соответствующие индексам методов. Нумерация индексов начинается с —1 и идет по убывающей. После индексов идут собственно адреса динамических методов. Обратите внимание, что DMT объекта Оbj1 состоит из двух элементов, Obj2 — из одного, соответствующего перекрытому методу DynaMethodl. В случае вызова Qbj2.DynaMethod2 индекс не будет найден в таблице DMT Obj2, и произойдет обращение к DMT Оbj1. Именно так экономится память при использовании динамических методов.
В языке Object Pascal определены два оператора — is и as, неявно обращающиеся к таблице динамических методов. Оператор is предназначен для проверки совместимости по присваиванию экземпляра объекта с заданным классом.
Выражение вида:
AnObject is TObjectType
принимает значение True, только если объект AnObject совместим по присваиванию с классом TObjectType, т. е. является объектом этого класса или одного из классов, порожденных от него. Кстати, определенная проверка происходит еще при компиляции: если формально объект и класс несовместимы, то компилятор выдаст ошибку в этом операторе.
Оператор as введен в язык специально для приведения объектных типов. С его помощью можно рассматривать экземпляр объекта как принадлежащий к другому совместимому типу:
with ASomeObject as TAnotherType do...
От стандартного способа приведения типов с помощью конструкции TAnotherType (ASomeObject) использование оператора as отличается наличием проверки на совместимость типов во время выполнения (как в операторе is): попытка приведения к несовместимому типу приводит к возникновению исключительной ситуации EinvalidCast (см. гл. 4). После применения оператора as сам объект остается неизменным, но вызываются те его методы, которые соответствуют присваиваемому классу.
Очень полезным может быть оператор as в методах-обработчиках событий. Для обеспечения совместимости в 99% случаев источник события sender имеет тип TObject, хотя в тех же 99% случаев им является форма или другие компоненты. Поэтому, чтобы иметь возможность пользоваться их свойствами, применяют оператор аs:
(Sender as TControl).Caption := "Thanks!";
Вся информация, описывающая класс, создается и размещается в памяти на этапе компиляции. Возникает резонный вопрос: а нельзя ли получить доступ к ней, не создавая экземпляр объекта? Да, можно. Доступ к информации класса вне методов этого класса можно получить, описав соответствующий указатель, который называется указателем на класс, или указателем на объектный тип (class reference). Он описывается при помощи зарезервированных слов class of. Например, указатель на класс TObject описан в модуле SYSTEM.PAS и называется Tclass:
type
TObject = class;
TClass = class of TObject;
Аналогичные указатели уже описаны и для других важных классов. Вы можете использовать в своей программе TComponentClass, TControlClass и т. п.
Указатели на классы тоже подчиняются правилам приведения объектных типов. Указатель на класс-предок может ссылаться и на любые дочерние классы; обратное невозможно:
type
TFirst = class
..
end;
TSecond = class(TFirst)
...
end;
TFirstClass = class of TFirst;
TSecondClass = class of TSecond;
var
AFirst : TFirstClass;
ASecond : TSecondClass;
begin
AFirst := TSecond; {допустимо}
ASecond := TFirst; {недопустимо}
end.
С указателем на класс тесно связано понятие методов класса. Такие методы можно вызывать без создания экземпляра объекта — с указанием имени класса, в котором они описаны. Перед описанием метода класса нужно поставить зарезервированное слово class:
type
TMyObject = class(TObject)
class function GetSize: string;
end;
var
MyObj ect: TMyObj ect;
AString: string;
begin
AString := TMyObject.GetSize;
MyObject := TMyObject.Create;
AString := MyObject.GetSize;
end.
Разумеется, методы класса не могут использовать значения, содержащиеся в полях класса: ведь экземпляра-то не существует. Возникает вопрос: для чего нужны такие методы?
Важнейшие методы класса определены в самом TObject: они как раз и позволяют, не углубляясь во внутреннюю структуру класса, извлечь оттуда практически всю необходимую информацию.
