Delphi II - OOP Objektorientiertes Programmieren in Delphi:

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1 Delphi II - OOP Objektorientiertes Programmieren in Delphi:
IFB Fortbildung Objektorientiertes Programmieren in Delphi: Einführung in das Klassenkonzept Tobias Selinger

2 Drei Objekte ... Klasse: ? roter Käfer Pol-Ente blauer Jaguar Objekte

3 Drei Objekte von einer gemeinsamen Klasse
TAuto Objekte: roter Käfer Pol-Ente blauer Jaguar

4 ? TAuto: Methoden? Was sollen Objekte der Klasse TAuto können?
Welche Methoden können sie ausführen? ?

5 prüfen, ob Inspektion nötig ist
TAuto: Attribute? Was sollen Objekte der Klasse TAuto können? Welche Methoden können sie ausführen? Welche Attribute besitzen sie? ? fahren tanken km-Stand angeben Tankinhalt angeben prüfen, ob Inspektion nötig ist

6 prüfen, ob Inspektion nötig ist
TAuto: UML-Modell Was sollen Objekte der Klasse TAuto können? Welche Methoden können sie ausführen? Welche Attribute besitzen sie? UML-Modell: Attribute Methoden ? km-Stand Tankinhalt Modell fahren tanken km-Stand angeben Tankinhalt angeben prüfen, ob Inspektion nötig ist

7 Was sollen Objekte der Klasse TAuto können?
TAuto: UML-Modell Was sollen Objekte der Klasse TAuto können? Welche Methoden können sie ausführen? Welche Attribute besitzen sie? UML-Modell: km-Stand Tankinhalt Modell fahren tanken km-Stand angeben Tankinhalt angeben prüfen, ob Inspektion nötig ist Beachte: Die Methode erzeuge ist ein sog. Konstruktor, der von der Klasse selbst ausgeführt wird! Bsp: neuesAuto := TAuto.erzeuge(‘Manta 08/15‘)

8 Zugriffsrechte und Notation
Kapselung (Geheimnisprinzip): Attribute sind generell privat. Zugriffe nur über Zugriffsmethoden. (z.B. gibKmstand ) Zugriffsrechte: UML-Modell: private ( - ) Attribute öffentliche (public) Methoden ( + ) Weitere Zugriffsrechte: ++ published ( = public + im Objekt- inspektor sichtbar) # protected ( = privat + vererbbar) Bei Methoden zusätzlich: ! für Aufträge (Prozeduren) ? für Anfragen (Funktionen)

9 TAuto in Delphi Delphi-Code: UML-Modell: per UML-Editor (z.B. UMLed ) automatisch erzeugbar bzw. rück-modellierbar !

10 MVC-Konzept (strikt) mit zwei Views
Modell View 1 View 2 Controller verwaltet das Modell & steuert die Views

11 MVC-Konzept mit kombiniertem GUI
Modell Controller + View: GUI * Vorteil: nur ein GUI-Fenster nötig, einfacher Datenaustausch, schnell programmiert Nachteil: unflexibel & verstrickt, konzeptionelle Trennung nur „im Kopf“ des Programmierers! (*) GUI: Graphical User Interface

12 MVC-Beispiel mit kombiniertem GUI: Auto
Modell Controller + View (GUI) unit Unit1; uses ... TAuto; unitTAuto 2 3 1 procedure TForm1.TankenButtonClick(Sender: TObject); begin auto.tanke(strToFloat(InputBox('Tanken', 'Menge: ', '30'))); aktualisiereAnzeige; end;

13 Exkurs: Nützliche Dialoge in Delphi
Nützlich für kurze Dialoge (d.h. kleine Ein-/Ausgabefenster) sind die folgenden Prozeduren und Funktionen der Unit Dialogs (per uses einbinden!): Ausgabefenster: ShowMessage (<Meldung>) zeigt eine einfache Meldung an: MessageDlg (<Meldung>,<Typ>, <Buttons>,0) zeigt eine konfigurierbare Meldung an. Eingabefenster: InputBox (<Titel>,<Frage>,<Defaultwert>) erfragt einen einzugebenden String: InputQuery (<Titel>,<Frage>,<Variable>) liefert true / false (für Erfolg / Abbruch) und belegt die Variable mit dem eingegebenen String. mtWarning, mtError, mtInformation, mtConfirmation, ... [ mbYes, mbNo, mbCancel, mbOK, ... ]

14 Delphi-„tückisches“ Einige typische Delphi-Fehler:
Element nicht bekannt: a) falsche Schreibweise (Tippfehler?) b) fehlende Zugriffsrechte? (privat?) c) zugehörige Unit nicht eingebunden? ( uses ...; z.B. Dialogs oder eigene Unit) Ausgabedatei kann nicht erstellt werden: a) läuft das Projekt gerade? ( Abbrechen! s.u.) b) fehlen Zugriffsrechte? (richtiger Ordner? eigene Kopie?) Programm-Absturz: a) bei Objektzugriff? entsprechendes Objekt vorher erzeugen! (nur Formularkomponenten werden automatisch erzeugt) b) bei Arrayzugriff? Indexbereich überprüfen! (Min/Max? Beginn mit 0?) Programm „hängt“:  Abbrechen: Entweder im Delphi-Menü: Start – Programm zurücksetzen, oder im Taskmanager: laufendes Projekt suchen – dessen Task beenden!

15 Aufgaben zum Auto-Projekt
Kopieren Sie den Ordner Auto-Aufgabe in Ihre eigenen Dateien. (Immer den ganzen Ordner!) Öffnen Sie das Projekt und lassen Sie sich auch die Auto-Unit anzeigen! (zu finden in der uses-Klausel, dann per Kontextmenü „Datei beim Cursor öffnen“) Bearbeiten Sie die folgenden Aufgaben (jeweils in der Haupt-Unit oder Auto-Unit): Fahren-Button: Ereignisprozedur ergänzen (vgl. Tanken-Button) ! fahre-Methode: Auch den km-Stand erhöhen! Auto-Modell: Zugriffsfunktion auf den Modellnamen hinzufügen ( - ist nötig für d) ! Erzeugen-Button: Auch den Modellnamen im GUI anzeigen! im Auto-Modell: Ein Attribut „naechsteInspektionBeiKm“ hinzufügen und diesen Wert im Konstruktor mit 1000 initialisieren! Die Funktion „istInspektionNoetig“ soll true liefern, falls der aktuelle km-Stand höher liegt! Fahren-Button: Jeweils überprüfen, ob eine Inspektion nötig ist und ggf. das Inspektionslabel (als Hinweis) sichtbar machen! Fahren Sie nur los, falls das Benzin ausreicht...! Inspektion-Button: Den Inspektions-Hinweis zurücknehmen (d.h. unsichtbar machen) und im Auto-Modell eine Methode „macheInspektion“ aktivieren, die den km-Stand für die nächste Inspektion geeignet erhöht! im Auto-Modell: Ein Attribut Tankvolumen ergänzen und beim Erzeugen per Parameter festlegen! Per UML-Editor: Mittels UMLed ein UML-Diagramm der Auto-Klasse erzeugen!

16 Eine große Objekt-“Familie“

17 Normale Uhr und Spezialisierungen
Uhrwerk / Zähler für Sek., Min., Std, 1/100, ... Taktgenerator Spezialisierungen: Stoppuhr Start, Stopp, Reset Alarm-Uhr Alarmzeit einstellen, Alarm an/aus Schach-Uhr Start, Stopp A, Stopp B

18 Stoppuhr: Modularisierung?
Aufteilung in Module?

19 Stoppuhr: Klassendiagramm
Hundertstel Sekunden Uhrwerk Taktgeber Erforderliche Klassen?

20 Stoppuhr: Klassendiagramm
Uhrwerk Hundertstel Sekunden TUhrwerk TZähler TForm TTimer modulo n (Delphi-Komponente)

21 Stoppuhr: Klassendiagramm
Sekunden Hundertstel Uhrwerk TUhrwerk TZähler modulo n TTimer TForm (Delphi-Komponente)

22 Stoppuhr: Klassendiagramm
Sekunden Hundertstel Uhrwerk TUhrwerk TZähler modulo n TTimer TForm (Delphi-Komponente) ? z.B. ‘07‘ z.B. ’13:07‘ in ms

23 Stoppuhr: Klassendiagramm
Sekunden Hundertstel Uhrwerk TUhrwerk TZähler modulo n TTimer TForm (Delphi-Komponente) ? z.B. ‘07‘ z.B. ’13:07‘ in ms

24 Stoppuhr: Klassendiagramm
Sekunden Hundertstel Uhrwerk TUhrwerk TZähler modulo n TTimer TForm (Delphi-Komponente) z.B. ‘07‘ z.B. ’13:07‘ in ms

25 Aufgabe: Stoppuhr implementieren
Bilden Sie Zweier- oder Dreier-Teams zur Implementierung der Klassen (*): Haupt-Unit mit Formular und Timer-Komponente (aus Registerkarte: System). TUhrwerk. TZaehler. Nutzen Sie für 2) und 3) den UML-Editor zur Erstellung der jeweiligen Klasse: Erstellen Sie ein entsprechendes UML-Modell. Exportieren Sie den zugehörigen Code in eine entsprechende Delphi-Unit. Öffnen Sie diese Unit in Delphi und ergänzen Sie den nötigen Methoden-Code. Speichern Sie ihre Unit in den Projekt-Ordner der Haupt-Unit, fügen Sie die Unit dem Projekt hinzu, und ergänzen Sie die nötigen uses-Deklarationen. Compilieren und testen Sie - viel Erfolg !! * Spezifikationsdetails: TForm1.init erzeugt das Uhrwerk TUhrwerk.ticke erhöht die Hunderstel und ggf. die Sekunden TUhrwerk.gibZeit liefert die Zeit als String im Format ss:hh TZaehler.gibStringwert liefert den Wert als zweistelligen String (z.B. ‘37‘, ’07‘)

26 Aufgabe: Weitere Uhren modellieren
Entwickeln Sie in UML - zunächst auf Papier - geeignete Klassen für eine a) 24-Stunden-Uhr (mit „Stell“-Möglichkeit) b) Uhr mit Weckfunktion c) Schachuhr d) Countdown-Uhr (Tipp: TZaehler um eine Methode „erniedrige“ erweitern!) Implementieren Sie eine dieser Uhren! (Nutzen Sie den UML-Editor!) Hausaufgabe: Realisieren Sie diese Uhr als analoge Zeigeruhr (d.h. mit alternativer View)!

27 Lösung: 24-Stunden-Uhr (UML)

28 Lösung: 24-Stunden-Uhr mit Alarm (UML)
Die Klasse TZaehler wird unverändert benutzt!

29 Lösung: 24-Stunden-Uhr mit Alarm (alle Klassen)

30 Lösung: Schach-Uhr (UML)
Tipp zur Implementierung: Zwei 24-Std-Uhrwerke erzeugen, dann das aktuelle Uhrwerk jeweils mit dem entsprechenden Uhrwerk belegen und „ticken“ lassen! UhrA aktuelleUhr UhrB

31 Vererbung: Alarmuhr erstmal ohne ...
Vergleich ? doppelter Code !

32 Vererbung: Alarmuhr erstmal ohne ...
Ohne Vererbung: Die komplette bisherige Klasse T24StdUhrwerk plus weiterem Code für die Alarm-Funktion. Nachteil: Code-Duplikation! Besser geht es mit Vererbung...

33 Alarmuhr mit Vererbung
protected (vererbbar) Oberklasse (vererbt an) Ohne Vererbung: Die komplette bisherige Klasse T24StdUhrwerk plus weiterem Code für die Alarm-Funktion. Nachteil: Code-Duplikation! Unterklasse (erbt von...) Mit Vererbung: Durch T24StdUhrwerk als Oberklasse ist nur noch der Code für die Alarm-Funktion nötig!

34 Alarmuhr mit Vererbung in Delphi:
Delphi-Code für Vererbung: protected (vererbbar) Oberklasse Mit Vererbung: Durch T24StdUhrwerk als Oberklasse ist nur noch der Code für die Alarm-Funktion nötig! ruft die ererbte erzeuge-Methode auf

35 Stoppuhr mit integriertem Timer ?
TUhrwerk TTimer TForm

36 Stoppuhr mit integriertem Timer
TUhrwerk TStoppUhr TTimer TForm

37 Stoppuhr: Implementierung des Timers
die Ereignisprozedur wird hier nur als Name eingetragen, aber hier mit Sender-Parameter deklariert! Der Timer: Einfach im Konzept, aber tückisch in der Implementierung: constructor TStoppuhr.erzeuge; ...Timer := TTimer.Create(nil); Timer.Enabled := false; Timer.OnTimer := TimerTick; procedure TStoppUhr.TimerTick(Sender: TObject); begin ticke; end; der Timer-Konstruktor verlangt einen „Eigentümer“ Und nicht vergessen, die Timer-Unit einzubinden: uses ExtCtrls; Aufruf der eigentlichen Stoppuhr-Methode!

38 Stoppuhr: Kommunikation mit GUI
Kommunikation oder: Wie erfährt das GUI von der aktuellen Zeit ? Mögl.1: Das GUI fragt ständig nach der Zeit („Polling“)! Öde Endlosschleife... Mögl.2: Das Modell (Stoppuhr) informiert das GUI über Änderungen! Die Stoppuhr muss hierfür auf das Anzeigefeld zugreifen (Das verletzt allerdings die Unabhängigkeit der Stoppuhr...) Schritte für Mögl.2: ein privates Attribut für (einen Zeiger auf) das GUI-Anzeigefeld einbauen beim Erzeugen (einen Zeiger auf) dieses Anzeigefeld mitgeben Und nicht vergessen, für TEdit die Standard-Unit einzubinden: uses StdCtrls

39 Stoppuhr: Kommunikation mit GUI
im GUI: in TStoppuhr: Schritte für Mögl.2: Und nicht vergessen, für TEdit die Standard-Unit einzubinden: uses StdCtrls

40 Aufgaben: Stoppuhr mit Timer
Erstellen Sie eine Kopie des bisherigen Stoppuhr-Ordners und integrieren Sie dort einen Timer in die Stoppuhr-Klasse. Testen Sie die Funktion mittels a) manuellem Polling (Abfrageknopf auf GUI) b) zyklischem Polling (Schleife oder weiterer Timer im GUI) Implementieren Sie den direkten Zugriff der Stoppuhr auf das GUI-Anzeigefeld! Bewerten Sie die Vor- und Nachteile dieser Verfahren!

41 Ticketautomat: Formular ...

42 Ticketautomat: ... mit GUI-Klasse ...

43 Ticketautomat: ... und Modell-Klasse
Aufrufe

44 Ticketautomat: Beziehung?
GUI-Klasse Fach-Klasse Beziehung? Aufrufe

45 Ticketautomat: Assoziation
GUI-Klasse „kennt“-Beziehung: Assoziation Fach-Klasse Aufrufe

46 Ticketautomat: Units GUI-Klasse „kennt“-Beziehung: Fach-Klasse
unit Unit1; uses Windows, Forms, mTTicketautomat; type TForm1 = class(TForm) „kennt“-Beziehung: Assoziation Fach-Klasse unit mTTicketautomat; Uses Dialogs, SysUtils; type TTicketautomat = class Aufrufe

47 Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ?
Benutzer-Dialog Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ? GUI-Klasse oder Fachklasse ?

48 Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ?
Benutzer-Dialog Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ?  Die GUI-Klasse: - Buttons, Edit-Felder, Dialog-Boxen etc (typischerweise) - Ereignisbehandlungs-Prozeduren Aufruf der Methoden der bekannten Fachklasse Behandeln / Anzeigen der Rückgabewerte

49 Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ?
Benutzer-Dialog Wer – d.h. welche Klasse? – führt den Dialog mit dem Benutzer ?  Die GUI-Klasse: - Buttons, Edit-Felder, Dialog-Boxen etc (typischerweise) - Ereignisbehandlungs-Prozeduren Aufruf der Methoden der bekannten Fachklasse Beispiel: - Behandeln / Anzeigen der Rückgabewerte procedure TForm1.GeldEinwerfenButtonClick(Sender: TObject); var betrag: integer; begin betrag := strtoint(InputBox('Geld einwerfen', 'Betrag', '0')); Automat.geldEinwerfen(betrag); AktuelleAnzahlungEdit.Text:=inttostr(Automat.gibAktuelleAnzahlung); end;

50 Zum Testen: Dialoge innerhalb der Fachklasse
Mitunter kann es hilfreich sein, eine Fachklasse alleine zu testen, d.h. a la BlueJ unabhängig von einer GUI-Klasse. Für kurze Dialoge (kleine Ein-/Ausgabefenster) bietet die Unit Dialogs folgende „unabhängige“ Prozeduren und Funktionen: Ausgabefenster: ShowMessage (<Nachricht>) zeigt einen String an. Eingabefenster: InputBox (<Titel>, <Frage>, <Defaultwert>) liefert den eingegebenen String. InputQuery (<Titel>, <Frage>, <String-Variable>) liefert Erfolg (true/false) und belegt ggf die Variable mit der Benutzer-Eingabe.

51 Übung zum Ticketautomat und UML-Editor: Einnahmen abholen
Kopieren und öffnen Sie das Delphi-Projekt „Ticketautomat“. Starten Sie auch den UML-Editor und importieren Sie die beteiligten Klassen des Ticketautomaten (TForm1 und TTicketautomat, inkl. Code). Ergänzen Sie (im UML-Editor) die Methode EinnahmenAbholen, die dem Automatenbetreiber zur Entnahme der gesamten Einnahmen dient. Exportieren Sie (im UML-Editor) nun die veränderte Klasse nach Delphi, d.h. überschreiben Sie die zugehörige Unit-Datei. Aktualisieren Sie (in Delphi) die veränderte Klasse, und ergänzen Sie die Implementierung der Methode EinnahmenAbholen: - Erfragen und prüfen Sie den korrekten Zugangscode - Setzen Sie die Einnahmen auf Null, bzw. geben Sie eine Meldung „Zugriff verweigert“ aus. Fügen Sie Ihrem Formular einen entsprechenden Button mit Ereignisbehandlungsprozedur hinzu,speichern Sie Ihre Delphi-Dateien und die (aktualisierte) UML-Datei,und testen Sie! Zusatz: Wie könnte man ein Parkticket in der GUI-Listbox ausgeben?

52 „17 und 4“ : beteiligte Objekte ?
Modellierung von 17 und 4 „17 und 4“ : beteiligte Objekte ?

53 17 und 4 genauer...?

54 17 und 4 Klassenbildung? Spieler 1 Spieler 2 Kartenstapel Bank Spieler 3 Karten

55 17 und 4 TSpieler Beteiligte Klassen: Spieler 1 TBank T TKartenstapel Spieler 2 Kartenstapel Bank TKarte Spieler 3 Karten

56 17 und 4: Modellierung der Spielkarten
typNr: farbNr:     typNr 6 farbNr 4 gibFarbe  Kreuz gibName  Dame gibPunkte  3 Beispiel:

57 Modellierung des Kartenstapels
Methoden?

58 Aufgaben: GUI für erste Tests
1. Verwenden von gegebenen Klassen: Spielkarten ziehen Vorgabe: nur diese beiden Klassen. Beginnen Sie ein neues Projekt und ent- wickeln Sie ein GUI für folgende Aufgaben: Per Knopfdruck eine bestimmte Spielkarte erzeugen und anzeigen! (Deklarieren Sie die verwendeten Klassen (Units) mittels uses ... , und die Spielkarte als privates Attribut der GUI-Klasse TForm1) Einen Kartenstapel erzeugen, und auf Knopfdruck nacheinander einzelne Karten ziehen und anzeigen! Diesen Stapel mischen und in einer Listbox eine komplette Ziehung anzeigen!

59 Aufgabe: Entwurf von TSpieler
2. Entwurf einer neuen Klasse TSpieler für das Spiel „17 und 4“ : Attribute: karte (die aktuell gezogene) und summe (aller bisherigen Kartenpunkte), jeweils inklusive Lese-Methoden Methoden: erzeuge (Konstruktor), zieheKarte. Erstellen Sie diese Klasse zunächst auf Papier, dann im UML-Editor, und exportieren Sie die zugehörige Unit in Ihren Projektordner. Binden Sie diese Klasse in Ihr Projekt ein (uses...), und ergänzen Sie die Implementierung der Methoden. Per Knopfdruck soll der Spieler eine Karte ziehen. Testen Sie! Erweitern Sie die Klasse TSpieler um die Angabe eines Namens! Erweitern Sie TSpieler um die Methode hatSichUeberreizt (liefert true, falls die Summe 21 übersteigt). Prüfen Sie beim Ziehen einer Karte (im GUI), ob sich der Spieler dadurch überreizt hat, und deaktivieren Sie ggf. den Ziehe-Button!

60 Aufgabe: Assoziation des Kartenstapels
Assoziation: „Bekanntmachen“ bzw. Zuordnen von Objekten Ein zweiter Mitspieler soll den gleichen Kartenstapel mitbenutzen. Spieler 1 benutzterStapel verwendeStapel(stapel) Spieler 2 benutzterStapel verwendeStapel(stapel) Kartenstapel Schreib-Methode für das (private!) Attribut Erweitern Sie TSpieler um das Assoziations-Attribut und die zugehörige Methode, erzeugen Sie zwei Spieler und einen Kartenstapel, und ordnen Sie diesen Stapel beiden Spielern zu. Testen Sie!

61 Aufgabe: Bank-Klasse (mit Vererbung)
4. Vererbung: „Spezialisierung“ von Objekten bzw. Klassen Die Bank ist ein besonderer Spieler mit erweiterten Fähigkeiten: Sie verwaltet die Mitspieler, bestimmt den Gewinner, und hat ihre eigene Zug-Strategie (nur Ziehen, falls Summe < 17). Definieren Sie diese Klasse TBank im UML-Editor, und ergänzen Sie den exportierten Code-Rahmen. Testen Sie! TSpieler ist eine Spezialisierung von Die Klasse TBank „erbt“ von ihrer Oberklasse TSpieler alle Attribute und Methoden. Ggf. müssen ererbte Methoden neu definiert („überschrieben“) werden!

62 17 und 4: Klassendiagramme

63 Stoppuhr: Klassendiagramm
Stoppuhr (ohne GUI) Sekunden Hundertstel

64 Stoppuhr: Klassendiagramm
Stoppuhr (ohne GUI) Sekunden Hundertstel

65 Stoppuhr: Klassendiagramm
Stoppuhr (ohne GUI) Sekunden Hundertstel

66 Stoppuhr: Klassendiagramm
Beziehung?

67 Stoppuhr: Klassendiagramm
Assoziation:„kennt“ Aggregation:„hat“

68 Übung: Stoppuhr Definieren Sie im UML-Editor die Klasse TZaehler. Exportieren Sie die zugehörige Delphi-Unit unter dem Dateinamen mTZaehler.pas in einen neuen Ordner namens „Stoppuhr“. Beginnen Sie ein neues Delphi-Projekt und speichern Sie alle Projekt-Dateien ebenfalls in diesem Ordner. Fügen Sie Ihrem Projekt die Zähler-Unit hinzu. (Projekt – Hinzufügen... oder Ansicht – Projektverwaltung... ) Implementieren Sie die Zähler-Methoden! Erstellen Sie ein einfaches GUI zum Testen der Zähler-Klasse (z.B. für Zähler erzeugen, Wert anzeigen, erhöhen). Testen Sie! Kopieren und öffnen Sie das Delphi-Projekt „Stoppuhr“, fügen Sie Ihre Zähler-Klasse hinzu und testen Sie! Erweiterung 1: Fügen Sie einen Highscore für die Bestzeit hinzu! Erweiterung 2: Entwickeln Sie eine 24-Stunden-Uhr mit Weckzeit!

69 Kontoverwaltung

70 Kontoverwaltung

71 Kontoverwaltung Problem: gegenseitige „kennt“-Beziehungen! (Überkreuz-Referenz mehrerer Units in Delphi nicht erlaubt!) Lösung: a) Mehrere Klassen in eine Unit b) Redesign mit „Koppel“-Klassen