در
مطلب پیشین برای نگهداری حالت شیء یا همان ویژگیهای آن Propertyها را در کلاس معرفی کردیم و پس از ایجاد شیء مقدار مناسبی را به پروپرتیها اختصاص دادیم.
اگرچه ایجاد شیء و مقداردهی به ویژگیهای آن ما را به هدفمان میرساند، اما بهترین روش نیست چرا که ممکن است مقداردهی به یک ویژگی فراموش شده و سبب شود شیء در وضعیت نادرستی قرار گیرد. این مشکل با استفاده از سازندهها (Constructors) حل میشود.
سازنده (Constructor) عضو ویژه ای از کلاس است بسیار شبیه به یک متد که در هنگام وهله سازی (ایجاد یک شیء از کلاس) به صورت خودکار فراخوانی و اجرا میشود. وظیفه سازنده مقداردهی به ویژگیهای عمومی و خصوصی شیء تازه ساخته شده و به طور کلی انجام هر کاری است که برنامهنویس در نظر دارد پیش از استفاده از شیء به انجام برساند.
مثالی که در این بخش بررسی میکنیم کلاس مثلث است. برای پیاده سازی این کلاس سه ویژگی در نظر گرفته ایم. قاعده، ارتفاع و مساحت. بله مساحت را این بار به جای متد به صورت یک پروپرتی پیاده سازی میکنیم. اگرچه در آینده بیشتر راجع به چگونگی انتخاب برای پیاده سازی یک عضو کلاس به صورت پروپرتی یا متد بحث خواهیم کرد اما به عنوان یک قانون کلی در نظر داشته باشید عضوی که به صورت منطقی به عنوان داده مطرح است را به صورت پروپرتی پیاده سازی کنید. مانند نام دانشجو. از طرفی اعضایی که دلالت بر انجام عملی دارند را به صورت متد پیاده سازی میکنیم. مانند متد تبدیل به نوع داده دیگر. (مثلاً ()Object.ToString)
public class Triangle
{
private int _height;
private int _baseLength;
public int Height
{
get { return _height; }
set
{
if (value < 1 || value > 100)
{
// تولید خطا
}
_height = value;
}
}
public int BaseLength
{
get { return _baseLength; }
set
{
if (value < 1 || value > 100)
{
// تولید خطا
}
_baseLength = value;
}
}
public double Area
{
get { return _height * _baseLength * 0.5; }
}
}
چون در بخشی از یک پروژه نیاز پیدا کردیم با یک سری مثلث کار کنیم، کلاس بالا را طراحی کرده ایم. به نکات زیر توجه نمایید.
• در اکسسور set دو ویژگی قاعده و ارتفاع، محدوده مجاز مقادیر قابل انتساب را بررسی نموده ایم. در صورتی که مقداری خارج از محدوده یاد شده برای این ویژگیها تنظیم شود خطایی را ایجاد خواهیم کرد. شاید برای برنامه نویسانی که تجربه کمتری دارند زیاد روش مناسبی به نظر نرسد. اما این یک روش قابل توصیه است. مواجه شدن کد مشتری (کد استفاده کننده از کلاس) با یک خطای مهلک که علت رخ دادن خطا را نیز میتوان به همراه آن ارائه کرد بسیار بهتر از بروز خطاهای منطقی در برنامه است. چون رفع خطاهای منطقی بسیار دشوارتر است. در مطالب آینده راجع به تولید خطا و موارد مرتبط با آن بیشتر صحبت میکنیم.
• در مورد ویژگی مساحت، اکسسور set را پیاده سازی نکرده ایم تا این ویژگی را به صورت فقط خواندنی ایجاد کنیم.
وقتی شیء ای از یک کلاس ایجاد میشود، بلافاصله سازنده آن فراخوانی میگردد. سازندهها هم نام کلاسی هستند که در آن تعریف میشوند و معمولاً اعضای داده ای شیء جدید را مقداردهی میکند. همانطور که میدانید وهله سازی از یک کلاس با عملگر new انجام میشود. سازنده کلاس بلافاصله پس از آنکه حافظه برای شیء در حال تولید اختصاص داده شد، توسط عملگر new فراخوانی میشود.
سازنده پیش فرض
سازندهها مانند متدهای دیگر میتوانند پارامتر دریافت کنند. سازنده ای که هیچ پارامتری دریافت نمیکند سازنده پیش فرض (Default constructor) نامیده میشود. سازنده پیش فرض زمانی اجرا میشود که با استفاده از عملگر new شیء ای ایجاد میکنید اما هیچ آرگومانی را برای این عملگر در نظر نگرفته اید.
اگر برای کلاسی که طراحی میکنید سازنده ای تعریف نکرده باشید کامپایلر سی شارپ یک سازنده پیش فرض (بدون پارامتر) خواهد ساخت. این سازنده هنگام ایجاد اشیاء فراخوانی شده و مقدار پیش فرض متغیرها و پروپرتیها را با توجه به نوع آنها تنظیم مینماید. مثلاً مقدار صفر برای متغیری از نوع int یا false برای نوع bool و null برای انواع ارجاعی که در آینده در این مورد بیشتر خواهید آموخت.
اگر مقادیر پیش فرض برای متغیرها و پروپرتیها مناسب نباشد، مانند مثال ما، سازنده پیش فرض ساخته شده توسط کامپایلر همواره شیء ای میسازد که وضعیت صحیحی ندارد و نمیتواند وظیفه خود را انجام دهد. در این گونه موارد باید این سازنده را جایگزین نمود.
جایگزینی سازنده پیش فرض ساخته شده توسط کامپایلر
افزودن یک سازنده صریح به کلاس بسیار شبیه به تعریف یک متد در کلاس است. با این تفاوت که:
- سازنده هم نام کلاس است.
- برای سازنده نوع خروجی در نظر گرفته نمیشود.
در مثال ما محدوده مجاز برای قاعده و ارتفاع مثلث بین ۱ تا ۱۰۰ است در حالی که سازنده پیش فرض مقدار صفر را برای آنها تنظیم خواهد نمود. پس برای اینکه مطمئن شویم اشیاء مثلث ساخته شده از این کلاس در همان بدو تولید دارای قاعده و ارتفاع معتبری هستند سازنده زیر را به صورت صریح در کلاس تعریف میکنیم تا جایگزین سازنده پیش فرضی شود که کامپایلر خواهد ساخت و به جای آن فراخوانی گردد.
public Triangle()
{
_height = _baseLength = 1;
}
در این سازنده مقدار ۱ را برای متغیر خصوصی پشت (backing field یا backing store) هر یک از دو ویژگی قاعده و ارتفاع تنظیم نموده ایم.
اجرای سازنده
همانطور که گفته شد سازنده اضافه شده به کلاس جایگزین سازنده پیش فرض کامپایلر شده و در هنگام ایجاد یک شیء جدید از کلاس مثلث توسط عملگر new اجرا میشود. برای بررسی اجرا شدن سازنده به سادگی میتوان کدی مشابه مثال زیر را نوشت.
Triangle triangle = new Triangle();
Console.WriteLine(triangle.Height);
Console.WriteLine(triangle.BaseLength);
Console.WriteLine(triangle.Area);
کد بالا مقدار ۱ را برای قاعده و ارتفاع و مقدار ۰.۵ را برای مساحت چاپ مینماید. بنابراین مشخص است که سازنده اجرا شده و مقادیر مناسب را برای شیء تنظیم نموده به طوری که شیء از بدو تولید در وضعیت مناسبی است.
سازندههای پارامتر دار
در مثال قبل یک سازنده بدون پارامتر را به کلاس اضافه کردیم. این سازنده تنها مقادیر پیش فرض مناسبی را تنظیم میکند. بدیهی است پس از ایجاد شیء در صورت نیاز میتوان مقادیر مورد نظر دیگر را برای قاعده و ارتفاع تنظیم نمود. اما برای اینکه سازنده بهتر بتواند فرآیند وهله سازی را کنترل نماید میتوان پارامترهایی را به آن افزود. افزودن پارامتر به سازنده مانند افزودن پارامتر به متدهای دیگر صورت میگیرد. در مثال زیر سازنده دیگری تعریف میکنیم که دارای دو پارامتر است. یکی قاعده و دیگری ارتفاع. به این ترتیب در حین فرآیند وهله سازی میتوان مقادیر مورد نظر را منتسب نمود.
public Triangle(int height, int baseLength)
{
Height = height;
BaseLength = baseLength;
}
با توجه به اینکه مقادیر ارسالی به این سازنده توسط کد مشتری در نظر گرفته میشود و ممکن است در محدوده مجاز نباشد، به جای انتساب مستقیم این مقادیر به فیلد خصوصی پشت ویژگی قاعده و ارتفاع یعنی baseLength_ و height_ آنها را به پروپرتیها منتسب کردیم تا قانون اعتبارسنجی موجود در اکسسور set پروپرتیها از انتساب مقادیر غیر مجاز جلوگیری کند.
سازنده اخیر را میتوان به صورت زیر با استفاده از عملگر new و فراهم کردن آرگومانهای مورد نظر مورد استفاده قرار داد.
Triangle triangle = new Triangle(5, 8);
Console.WriteLine(triangle.Height);
Console.WriteLine(triangle.BaseLength);
Console.WriteLine(triangle.Area);
مقادیر چاپ شده برابر ۵ برای ارتفاع، ۸ برای قاعده و ۲۰ برای مساحت خواهد بود که نشان از اجرای صحیح سازنده دارد.
در مطالب بالا چندین بار از سازنده
ها صحبت کردیم و گفتیم سازنده دیگری به کلاس
اضافه میکنیم. این دو نکته را به خاطر داشته باشید:
- یک کلاس میتواند دارای چندین سازنده باشد که بر اساس آرگومانهای فراهم شده هنگام وهله سازی، سازنده مورد نظر انتخاب و اجرا میشود.
- الزامی به تعریف یک سازنده پیش فرض (به معنای بدون پارامتر) نیست. یعنی یک کلاس میتواند هیچ سازنده بی پارامتری نداشته باشد.
در بخشهای بعدی مطالب بیشتری در مورد سازندهها و سایر اعضای کلاس خواهید آموخت.