FirstStep - Eine Ausbildungssprache

Inhalt

1. Die Struktur von FirstStep
2. Link-Definitionen
3. Schreibweise
4. Blöcke
5. Definitionen
6. Deklarationen
7. Anweisungen
8. Funktionen und Prozeduren
9. Klassen
10. Ein- und Ausgabe, Dateien und Verbindungen
11. Syntax

Anhang:

1. Beispiele
2. Module
3. Dokumentation zu FirstStep in Word 6.0
   Dokumentation zu FirstStep in Word 7.0
   Dokumentation zu FirstStep in PostScript

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9 Klassen

Klassen spezifizieren die komplexesten Objekte in FirstStep. Eine Klasse enthält Daten und Funktionen bzw. Prozeduren, die bevorzugt die jeweiligen Objekte der Klassen manipulieren.

9.1 Allgemeine Konzepte in Klassen

Klassen haben den folgenden Aufbau, wobei hier gegenüber Abschnit fünf die ;glichen Strukturen etwas genauer definiert werden:

klassenDef : klassePublic | klassePrivat | klasseInit ;
klassePublic : class" bezeichner ["(" parList ")"] "=="
[ "disclose" discloseDef ]
[ "define" defineDef ]
[ "declare" declareDef ]
"end class" bezeichner ";" ;
klassePrivat : "private" "class" bezeichner "=="
[ "disclose" discloseDef ]
[ "define" defineDef ]
[ "declare" declareDef ]
"end" "private" "class" bezeichner ";" ;
klasseInit : "class" bezeichner ["(" parList ")"]
"do"
"done" "class" bezeichner ";" ;

Eine Klasse wird durch das Schlüsselwort class eingeleitet. Sie besitzt einen öffentlichen (public) Abschnitt (section) und kann zusätzlich einen privaten Abschnitt besitzen. Jeder Abschnitt enthält einen Disclose/Definitions/Deklarations-Teil sowie einen Anweisungsteil. Dem Namen im öffentlichen Abschnitt kann eine Parameterliste angefügt werden, welcher Anfangswerte bei der Instanziierung übergeben werden; die formalen Parameter sind lokale Werteparameter der Klasse. Bei der Instanziierung wird zunächst der Anweisungsteil des öffentlichen und dann des privaten Abschnitts durchlaufen. Wird Überladung verwendet, d.h. gibt es mehr als eine Instanziierungsfunktion, so kann eine weitere öffentliche Klasse mit gleichem Namen definiert werden, deren Anweisungsteil statt jenes des öffentlichen Teils ausgeführt wird; diese Instanziierungsklasse enthält allerdings keinen Disclose/Definitions/Deklarations-Teil.

Beispiel

declare
class KlasseA == -- Klassenkopf für ObjektKlasse
declare -- Hier wird ein Ganzzahlobjekt
integer Ganz; -- mit Namen Ganz deklariert
do -- Parameter-Initialiserung
Ganz := 0;
done class KlasseA;
class KlasseA (integer Alpha) == -- Klassenkopf für Initialisierungsteil
do -- bei einem Ganzzahlparameter
Ganz := Alpha;
done class KlasseA;
private class KlasseA == -- Klassenkopf für privaten Teil
declare
integer GanzPrivat;
do -- Dieser Rumpf wird nach dem
GanzPrivat := Ganz + 10; -- öffentlichen ausgeführt
done private class KlasseA;
KlasseA KlasseAObjekt;
do
KlasseAObjekt := object(1); -- [Ganz==1, GanzZahl==11]
done;

Die Deklarationen bzw. Definitionen in einer Klasse (im öffentlichen oder privaten Abschnitt) sind innerhalb der Klasse bekannt, die privaten jedoch nicht im Anweisungsteil des öffentlichen Abschnitts.

Beispiel

class KlasseB ==
declare
integer Ganz;
do
-- hier ist Ganz, aber nicht GanzPrivat bekannt
done class KlasseB;
private class KlasseB;
declare
integer GanzPrivat;
do
-- hier sind Ganz und GanzPrivat bekannt
done private class KlasseB;

Durch den disclose-Mechanismus kann eine Klasse die Namen einer Basisklasse bekannt machen bzw. zugleich eine Instanz der Basisklasse erzeugen. Ebenso können gemeinsame Basisklassen konstruiert werden. Die folgenden Beispiele zeigen dieses.

Beispiel

Vererbung von Definitionen: Einbindung der Methoden einer KlasseB in eine KlasseA

class KlasseA ==
disclose
KlasseB;
do
末 hier sind die Namen von KlasseB bekannt;
done class KlasseA;

In KlasseA sind die Methoden von KlasseB bekannt, jedoch können die Objekt蜂nstanzen nicht verwendet werden, da diese nicht instanziiert sind. Es dürfen also auch keine Methoden verwendet werden, die "lokale" Variable von KlasseB verwenden.

Es werden sowohl die öffentlichen als auch die privaten Abschnitte der Basisklasse ererbt; die privaten Namen der Basisklasse sind allerdings nicht direkt referenzierbar, auch nicht in der abgeleiteten privaten Klasse.

Beispiel

Einfache Vererbung: Einbindung der Namen einer KlasseB in eine KlasseA:

class KlasseA ==
disclose
KlasseB object;
do
末 hier sind die public Namen von KlasseB bekannt und deren Instanzobjekte existieren
done class KlasseA;

In KlasseA sind die öffentlichen Namen von KlasseB bekannt und instanziiert.

Wird die Basisklasse instanziiert, so werden zunächst die Anweisungsteile der Basisklasse ausgeführt. Gibt es mehrere Basisklassen, so werden deren Anweisungsteile in der Reihenfolge ihrer Aufschreibung ausgeführt.

Beispiel

Mehrfachvererbung: Einbindung der Namen zweier Klassen in eine KlasseA:

class KlasseA ==
disclose
KlasseB object;
KlasseC object;
do
末 hier sind die public Namen von KlasseB und KlasseC bekannt;
done class KlasseA;

In KlasseA sind die öffentlichen Namen von KlasseB bekannt und instanziiert.

Um mehrere gleiche Basisklassen ableiten zu können, müssen diese im Deklarationsteil instanziiert werden; ihre Anweisungsteile werden vor jenen der abgeleiteten Klasse ausgeführt.

Beispiel

Mehrfachvererbung gleicher Klassen: Zweifache Einbindung der Namen eine Klasse in eine KlasseA:

class KlasseA ==
declare
KlasseB Klasse1 :- object, Klasse2 := object ;
do
末 hier sind die öffentlichen Namen von KlasseB nicht bekannt;
-- sondern müssen explizit dereferenziert werden:
Klasse1.<Name von Objekt in KlasseB>;
Klasse2.<Name von Objekt in KlasseB>;
done class KlasseA;

In KlasseA sind die öffentlichen Namen von KlasseB nicht bekannt, aber die Objekte zweimal instanziiert und nach Dereferenzierung zugreifbar.

Das Konzept der virtuellen Klasse wird nicht explizit unterstützt. Es muß durch entsprechende Konstruktionen nachempfunden werden:

Beispiel

Virtuelle Vererbung: Einbindung eines Objekts von KlasseA in eine KlasseB:

KlasseC KlassenObjekt := KlasseC object;
class KlasseA ==
disclose
KlasseC ObjektC :- KlassenObjekt;
do
末 hier sind die öffentlichen Namen von ObjektC bekannt
-- und die Instanzobjekte von KlassenObjekt verfügbar
done class KlasseA;
class KlasseB ==
disclose

KlasseC ObjektC :- KlassenObjekt;
do
末 hier sind die öffentlichen Namen von ObjektC bekannt
-- und die Instanzobjekte von KlassenObjekt verfügbar
done class KlasseB;
KlasseA ObjectA; -- verwendet die gleichen Instanzobjekte von KlasseC wie ObjektB
KlasseA ObjectB;   -- verwendet die gleichen Instanzobjekte von KlasseC wie ObjektA

In KlasseA sind die öffentlichen Namen von KlasseB bekannt und instanziiert.

Eine Funktions- oder Prozedurvariable in einer Klasse kann von einer abgeleiteten Klasse verändert werden, wenn diese fest an die Basisklasse gebunden ist, d.h. diese direkt instanziiert hat und somit die Basisklasse nicht separat gelöscht werden kann. Dabei muß die neue Funktion lokal zur abgeleiteten Klasse definiert sein und darf nur die dort sichtbaren Objekte referenzieren.

Wird eine Klasseninstanz vom Typ KlasseA einer Klassenvariablen vom Typ KlasseB zugewiesen, und ist KlasseB eine Basisklasse von KlasseA, so findet eine Dereferenzierung auf die KlasseB statt. Allerdings muß diese Zuweisung eindeutig möglich sein, d.h. die KlasseB darf von KlasseA aus nur einmal sichtbar sein. Ansonsten ist eine Zuweisung nur über eine explizite Dereferenzierung auf eine Variable vom Typ KlasseB möglich.

9.2 Verwendung von Klassen

Klassen sind im einfachsten Fall Daten- und Methodenkapseln, welche zusammengehörende Begriffe zusammenfassen. Ein Zugriff auf einen Namen in einer Klasse geschieht durch die "Punktnotation", wobei keine Derefenzierung stattfindet.

Beispiel

Zugriff auf Klassennamen:

declare
class KlasseA ==
declare
integer WertI; -- Lesen oder Schreiben
in integer WertIn; -- nur Schreiben
out integer WertOut; -- nur Lesen
done class KlasseA; -- Werte, die von außen weder gelesen noch
-- geschrieben werden, stehen in privater Klasse
KlasseA KlasseVar; -- Instanz von KlasseA
-> KlasseA KlasseRef :- object; -- Referenz auf Instanz von KlasseA
integer VarInteger;
do
KlasseVar.WertIn := 3;
KlasseRef.WertIn := 3;
VarInteger := KlasseVar.WertOut;
VarInteger := KlasseVar.WertOut;
done class KlasseA;

In KlasseA sind die öffentlichen Namen von KlasseB nicht bekannt, aber die Objekte zweimal instanziiert und nach Dereferenzierung zugreifbar.

Klassen sind aber nicht nur Datenspeicher und "Modelle" für abgeschlossene Systeme, sondern sie stellen zugleich auch ein erweitertes Typkonzept bereit. Das bedeutet, daß Klassen als Typen verwendet werden können, und daß die in den Klassen verwendeten Methoden als Operatoren benutzt werden können. Es sind also die folgenden Ausdrücke möglich:

Beispiel

Methoden als Operatoren:

declare
class KlasseA ==
declare
real Wert;
function real "+"(KlasseA Wert2) ==
do ...
return ...;
done function "+";
procedure ":="(real Wert2) ==
do
Wert := Wert2;
done function ":=";
done class KlasseA;
KlasseA ObjektA, ObjektB, ObjektC;
do
ObjektA.Wert := 2.0; -- weist ObjektA mit := Wert zu
ObjektB := 3.0; -- weist ObjektB mit ":=" Wert zu
ObjektC.Wert := ObjektA."+"(ObjektB); -- verwendet "+" ausKlasseA
ObjektC := ObjektA + ObjektB; -- verwendet "+" und ":="aus KlasseA

Werden zweistellige Operatoren (hier ":=" und "+") in einer Klasse definiert, so wird der Ausdruck:

ObjektA <operator> Parameter

interpretiert als:

ObjektA."<operator>"(Parameter);

Da Überladung möglich ist, müssen die Parametertypen jeweils exakt stimmen.

Besitzen die Klassen Listen mit Formalparametern, so müssen sie bei der Instanziierung entsprechend initialisiert werden:

Beispiel

Anfangswerte für Klassen:

declare
class KlasseA (integer Alpha) ==
declare
integer WertA;
do
WertA := Alpha;
done class KlasseA;
class KlasseB (integer Gamma; real Beta) ==
disclose
KlasseA object(Gamma);
declare
real WertB;
do
WertB := Beta;
done class KlasseB;
KlasseB ObjektB;
do
ObjektB := object(1, 3.1415); -- Erzeugt Objekte mit Anfangswerten 1 und 3.1415
done; --

Besitzen die Klassen Listen mit Formalparametern, so müssen sie bei der Instanziierung entsprechend initialisiert werden:

Beispiel

Löschen von Instanzen:

declare
-- wie oben
do
ObjektB :- object(1, 3.1415); -- Erzeugt Objekte mit Anfangswerten
dispose(ObjektB); -- Löscht ObjektB (mit ObjektA)
done;

Weitere Informationen zu FirstStep finden Sie in dem Buch "System, Model, Programm".

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