4. Osztálydefiníció és Objektumok Létrehozása

Miután megismertük az objektumorientált programozás alapelveit, nézzük meg, hogyan épül fel a gyakorlatban egy osztály, és miként jönnek létre belőle az objektumok.

1. Az osztályok felépítése és módosítói

A C# nyelvben az osztályok definiálásakor többféle módosítót is használhatunk, amelyek meghatározzák az osztály viselkedését és elérhetőségét:

public: A program bármely részéből elérhető osztály.
internal: Csak az adott szerelvényen (assembly-n) belül látható.
abstract: Nem példányosítható osztály, amelyet kizárólag ősosztályként (továbbfejlesztésre) használunk.
sealed: Végleges osztály, amelyből nem lehet már újabb osztályokat leszármaztatni.
partial: Lehetővé teszi, hogy az osztály definíciója több részből, akár több forrásfájlból álljon össze.
static: Nem lehet példányosítani, és kötelezően minden tagjának statikusnak kell lennie.

Az osztálytagok definiálásának sorrendje technikailag tetszőleges, de a szakmai konvenció szerint a következő: adattagok, konstruktorok, destruktor, tulajdonságok, metódusok, majd a tagosztályok.

2. Adattagok (Mezők) és Hozzáférési kategóriák

Az adattagok (mezők) definiálásánál a típus és a név mellett különböző hozzáférési kategóriákat kell megadnunk. A C# a következő szinteket ismeri:

public: A program bármely osztályából korlátozás nélkül elérhető.
internal: Csak az adott szerelvényen belül látható.
protected: Csak az adott osztályban, illetve annak leszármazott osztályaiban érhető el.
private: Szigorúan csak az adott osztályon belül látható.
protected internal: Az adott szerelvényen belül, valamint a leszármazott osztályokban is látható.
private protected: Csak az adott osztályban, és az ugyanabban a szerelvényben definiált leszármazott osztályokban érhető el.

Ha egy osztályon belül nem adunk meg explicit hozzáférési módosítót, akkor a tagok alapértelmezés szerint private elérésűek lesznek. Fontos különbség a lokális változókhoz képest, hogy ha a programozó nem ad kezdőértéket egy adattagnak, az automatikusan inicializálódik (a számok 0-ra, a logikai típusok false-ra, a referenciák null-ra).

Speciális adattag módosítók a C#-ban:

const: Deklarációval egy időben kap értéket, amit futásidőben már nem lehet megváltoztatni.
readonly: Csak olvasható adattag, amely futási időben kap értéket, de szigorúan csak egyszer (a deklarációban vagy a konstruktorban).

3. Metódusok és Adatrejtés

A metódusok felelnek az objektum viselkedéséért. C#-ban a metódusok neve konvenció szerint nagybetűvel kezdődik. A metódusokhoz is rendelhetünk speciális módosítókat:

static: Osztályszintű metódus, nem kell példányosítani az osztályt a meghívásához.
virtual: Olyan metódus, amely a leszármazott osztályban felülírható.
override: Ezzel jelezzük, hogy egy leszármazott osztályban felülírtunk egy örökölt metódust.
new: Örökölt metódust elrejtő, azonos nevű új metódus létrehozására szolgál.

Az adatrejtés (információrejtés) elve alapján az osztály adattagjait private (esetleg protected) módosítóval kell védeni. Kívülről ezeket az adatokat kizárólag ellenőrzött, public metódusokon (például Getter és Setter metódusokon) keresztül szabad elérhetővé tenni.

4. Referenciaváltozók és Példányosítás

Amikor létrehozunk egy osztályt, az valójában egy új típust jelent. Azonban egy változó deklarálása önmagában még nem hozza létre az objektumot.

A referenciaváltozó deklarálásakor csak a hivatkozás (referencia) számára foglalódik hely a memóriában, az objektum számára nem.
A változó értéke egy memóriacím lesz, amely a tényleges objektumra mutat, vagy null értéket vesz fel, ha még nem mutat sehova.
Az objektumokat futás közben, dinamikusan a new kulcsszóval hozzuk létre (példányosítjuk).

Egy már létrehozott objektumra több referencia is mutathat egyszerre. Ha az egyenlőségvizsgálót (==) két referenciaváltozón használjuk, az nem az objektumok belső tartalmát hasonlítja össze, hanem azt ellenőrzi, hogy a két referencia pontosan ugyanarra a memóriacímre (objektumra) mutat-e.

5. Konstruktorok

A konstruktor egy speciális metódus, amely automatikusan hívódik meg az osztály példányosításakor (a new kulcsszó használatakor), feladata pedig az objektum kezdeti állapotának beállítása.

Nincs visszatérési típusa, a neve pedig kötelezően megegyezik az osztály nevével.
Explicite nem hívható meg egy már létező objektumon.
Ha nem írunk saját konstruktort, a fordító létrehoz egy alapértelmezett (üres) konstruktort.
A konstruktorok nem öröklődnek.

Egy osztálynak több konstruktora is lehet, amennyiben eltér a paraméterlistájuk (túlterhelés). A kódismétlés elkerülése érdekében C#-ban a : this(paraméterek) szintaxissal az egyik konstruktorból meghívhatjuk az osztály egy másik konstruktorát.

6. Az objektum élettartama és a Destruktor

Az objektum a példányosításkor (a new hívásakor) jön létre a dinamikus memóriaterületen.

Az objektumok memóriából való törlését a .NET CLR (Common Language Runtime) automatikus szemétgyűjtője (Garbage Collector) végzi.
A szemétgyűjtő nyilvántartja az objektumokra mutató referenciákat, és ha egy objektumra már egyetlen hivatkozás sem mutat, automatikusan megszünteti azt.

A C# ismeri a destruktor fogalmát, amely egy speciális, paraméter és módosító nélküli metódus, neve pedig a ~ jellel kezdődik (pl. ~Osztalynev()). Ezt a szemétgyűjtő hívja meg az objektum megszüntetése előtt, jellemzően a lefoglalt külső erőforrások felszabadítására. A fordító a destruktort automatikusan egy Finalize() metódusra konvertálja.

Gyakorló feladat

Készíts egy Teglalap nevű osztályt!

Legyen két private adattagja: szelesseg és magassag.
Írj hozzá két különböző konstruktort! Az egyik paraméter nélküli (üres) legyen, amely mindkét értéket 1-re állítja. A másik várjon két paramétert, és állítsa be velük az adattagokat.
Készíts egy public metódust Terulet() néven, ami kiszámolja és visszaadja a téglalap területét.
A főprogramban példányosíts két téglalapot (mindkét konstruktort kipróbálva), és írasd ki a területüket!

A feladat megoldása

class Teglalap
{
    // 1. Private adattagok (Adatrejtés)
    private double szelesseg;
    private double magassag;

    // 2/A. Paraméter nélküli konstruktor
    public Teglalap()
    {
        szelesseg = 1;
        magassag = 1;
    }

    // 2/B. Paraméteres konstruktor
    public Teglalap(double sz, double m)
    {
        szelesseg = sz;
        magassag = m;
    }

    // 3. Public metódus
    public double Terulet()
    {
        return szelesseg * magassag;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 4. Példányosítás és tesztelés
        Teglalap alapTeglalap = new Teglalap();
        Teglalap egyediTeglalap = new Teglalap(5.5, 4.0);

        Console.WriteLine($"Az alap téglalap területe: {alapTeglalap.Terulet()}");
        Console.WriteLine($"Az egyedi téglalap területe: {egyediTeglalap.Terulet()}");
    }
}