מחלקות: פותחים את הקופסה השחורה מדעי המחשב לכיתה י״א

בנושא הזה 6 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. מחלקה כתבנית: עצם, מופע, שימוש לעומת מימוש

   מחלקה היא תבנית: היא מתארת אילו תכונות יש לכל עצם ואילו פעולות אפשר להפעיל עליו. עצם (מופע) נוצר מהתבנית בפקודת new, ולכל עצם ערכי תכונות משלו. בכיתה י׳ השתמשתם במחלקות מוכנות דרך הממשק שלהן; השנה נכתוב אותן בעצמנו - מעבר מ״שימוש״ ל״מימוש״.

2. תכונות פרטיות, פעולות get ו-set, ו-toString

   תכונות המחלקה מוגדרות private, כך שרק קוד בתוך המחלקה רשאי לגשת אליהן. קוד מבחוץ קורא ומשנה אותן דרך פעולות ציבוריות: פעולה מאחזרת (get) מחזירה ערך של תכונה, ופעולה קובעת (set) משנה אותו. פעולת toString מחזירה מחרוזת שמתארת את העצם.

3. הפעולה הבונה: this, העמסה ובנאי ברירת מחדל

   הפעולה הבונה (בנאי) רצה כשיוצרים עצם ב-new, ותפקידה לאתחל את העצם למצב תקין. שמה כשם המחלקה ואין לה טיפוס מוחזר. כששם פרמטר זהה לשם תכונה כותבים this.x = x. אם לא כתבנו אף פעולה בונה, המהדר מוסיף בנאי ברירת מחדל בלי פרמטרים.

4. שאילתות ופקודות, מצב העצם ומצב תקין

   את פעולות המחלקה מסווגים לשלושה סוגים: פעולות בונות, שאילתות (מחזירות ערך ולא משנות את העצם) ופקודות (void, משנות את העצם). מצב העצם הוא אוסף הערכים הנוכחיים של כל תכונותיו. כותב המחלקה מגדיר מהו מצב תקין, והפעולה הבונה והפקודות חייבות לשמור עליו.

5. תנאי קדם ובתר, עצמים שאינם ניתנים לשינוי ותיעוד

   ממשק טוב מתעד לכל פעולה תנאי קדם (מה חייב להתקיים כדי שמותר לזמן אותה) ותנאי בתר (מה תהיה התוצאה: מצב העצם, ערך מוחזר, הדפסות). עצם שאינו ניתן לשינוי (immutable) הוא עצם בלי פקודות: פעולות "שינוי" מחזירות עצם חדש. פעולות עזר פרטיות שייכות למימוש ולא לממשק.

6. הכמסה: לזהות הפרה + חזרה על היחידה

   הכמסה פירושה להסתיר את המימוש: התכונות private, והגישה אליהן רק דרך פעולות ציבוריות ששומרות על מצב תקין. כך אפשר לשנות את המימוש בלי לשנות את קוד הלקוחות. הפרות נפוצות: תכונה public, פעולת set בלי בדיקה, ופעולה שמחזירה הפניה למערך הפנימי.

מערך עצמים ומחלקה מורכבת ←