Урок 9. Классы, объекты и свойства

До сих пор данные хранились в отдельных переменных. Но в программах часто встречаются «вещи» с несколькими свойствами сразу: у ученика есть имя, возраст и отметки, у банковского счёта — владелец и остаток. Такие вещи описывают классами.

Класс и объект

Класс — описание: какие данные есть у вещи и что она умеет. Объект (экземпляр класса) — конкретная вещь, сделанная по этому описанию. Класс «Собака» один, а объектов-собак может быть сколько угодно.

Dog rex = new Dog();
rex.Name = "Рекс";
rex.Age = 3;
rex.Bark();

Dog sharik = new Dog();
sharik.Name = "Шарик";
sharik.Bark();
Console.WriteLine($"{rex.Name}: {rex.Age} года, {sharik.Name}: {sharik.Age} лет");

class Dog
{
    public string Name = "";
    public int Age;

    public void Bark()
    {
        Console.WriteLine($"{Name}: Гав!");
    }
}

Рекс: Гав!
Шарик: Гав!
Рекс: 3 года, Шарик: 0 лет

• class Dog { ... } описывает класс. В программе без Main классы пишут в самом конце файла, после всего кода.
• Name и Age — поля: переменные внутри объекта. У каждого объекта они свои.
• Bark — метод объекта. Внутри него Name — имя именно того объекта, у которого метод вызвали.
• new Dog() создаёт новый объект, точка даёт доступ к его полям и методам: rex.Name, rex.Bark().
• Поле, которому ничего не присвоили, получает значение по умолчанию: у int — 0. Строке здесь сразу задано "", иначе компилятор предупредит, что в ней может оказаться null.

Слово public открывает поле или метод для кода снаружи класса. Без него член класса — private: доступен только внутри класса.

Свойства

Открытые поля любой код может испортить: rex.Age = -5;. Поэтому данные прячут в private-поля, а наружу дают свойства — члены класса, которые выглядят как поля, но могут проверять значения:

class Student
{
    private int age;

    public int Age
    {
        get { return age; }
        set
        {
            if (value < 0)
            {
                throw new ArgumentException("Возраст не может быть отрицательным");
            }
            age = value;
        }
    }
}

get срабатывает при чтении (s.Age), set — при записи (s.Age = 15), а value — записываемое значение. throw останавливает программу с ошибкой — как такие ошибки ловить, рассказывает справка Как обработать ошибку.

Если проверять ничего не нужно, хватает короткой записи — автосвойства:

Свойства принято называть с большой буквы, private-поля — с маленькой.

Конструктор

Конструктор — особый метод, который выполняется при new. Его имя совпадает с именем класса, а типа результата у него нет. В нём объекту задают начальные значения:

BankAccount account = new BankAccount("Анна");
account.Deposit(100m);
account.Deposit(-5m);
Console.WriteLine(account.Withdraw(30m));
Console.WriteLine(account.Withdraw(500m));
Console.WriteLine($"{account.Owner}: {account.Balance}");

class BankAccount
{
    private decimal balance;

    public string Owner { get; }
    public decimal Balance => balance;

    public BankAccount(string owner)
    {
        Owner = owner;
    }

    public void Deposit(decimal amount)
    {
        if (amount <= 0)
        {
            Console.WriteLine("Сумма должна быть больше нуля");
            return;
        }
        balance += amount;
    }

    public bool Withdraw(decimal amount)
    {
        if (amount > balance)
        {
            return false;
        }
        balance -= amount;
        return true;
    }
}

Сумма должна быть больше нуля
True
False
Анна: 70

Остаток balance закрыт: изменить его можно только через Deposit и Withdraw, которые проверяют суммы. Это и есть инкапсуляция — объект сам следит за своими данными. Снаружи остаток можно только прочитать через свойство Balance.

Если поле и параметр называются одинаково, поле обозначают через this: this.name = name; — this значит «этот объект».

Объекты передаются по ссылке

Переменная класса хранит ссылку на объект, как переменная массива. Присваивание не копирует объект:

Point a = new Point { X = 1, Y = 2 };
Point b = a;
b.X = 10;
Console.WriteLine(a.X);

class Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

10

Запись new Point { X = 1, Y = 2 } — инициализатор объекта: создать объект и сразу задать свойства. По той же причине метод, получивший объект, может изменить его, и это будет видно снаружи.

static — общее для всех объектов

Член класса со словом static принадлежит самому классу, а не отдельному объекту. Например, счётчик созданных объектов:

new Counter();
new Counter();
new Counter();
Console.WriteLine(Counter.Created);

class Counter
{
    public static int Created { get; private set; }

    public Counter()
    {
        Created++;
    }
}

3

К static-членам обращаются через имя класса: Counter.Created, Math.Round, Console.WriteLine — всё это static-члены классов Counter, Math и Console.

Частые ошибки

• Объект не создан. В переменной или поле null (Dog d = null;, поле-объект, которому ничего не присвоили) — объекта нет, и d.Bark() остановит программу ошибкой NullReferenceException. Нужно Dog d = new Dog(); — подробно в справке Ошибка NullReferenceException.
• Предупреждение CS8618 о свойстве-строке: оно может остаться null после конструктора. Задайте его в конструкторе или значение по умолчанию: = "";.
• Обращение к private снаружи класса — ошибка is inaccessible due to its protection level (CS0122).
• Класс в начале файла в программе без Main: классы должны идти после всего основного кода, иначе ошибка CS8803.

Коротко

• Класс — описание, объект — экземпляр: Dog rex = new Dog();.
• Поля хранят данные, методы — действия; public открыт снаружи, private — только внутри класса.
• Свойства (get, set) дают доступ к данным с проверкой; автосвойство — { get; set; }.
• Конструктор — метод с именем класса, выполняется при new.
• Переменная класса хранит ссылку: b = a — один объект на две переменные. static — общее для всего класса.

Проверьте себя

Box a = new Box();
a.Size = 1;
Box b = a;
b.Size = 5;
Console.WriteLine(a.Size);

class Box
{
    public int Size { get; set; }
}