Кирютенко Ю.А., Савельев В.А. Объектно-ориентированное программирование. Язык Smalltalk

Подождите немного. Документ загружается.

50 Глава 2. Синтаксис языка Смолток

Ниже приведены результаты выполнения четырех выражений:

example1 test → 1

example1 result1 → 1

example2 test → 2

example2 result1 → 2

Сообщение result1 в двух приведенных выражениях вызывает один и

тот же метод из класса One. Результат этих выражений различен из-за сооб-

щения к self, содержащегося в этом методе. Когда сообщение result1 посы-

лается example1, поиск соответствующего метода начинается с класса One,

которому принадлежит получатель сообщения. Метод для result1 находится

в этом класс е и состоит из одного выражения ^ self test. Псевдопеременная

self ссылается на получателя сообщения, то есть на example1. Поиск мето-

да test начинается в классе, которому принадлежит получатель сообщения

test, то есть в классе One. Такой метод в классе есть, он выполняется и

возвращает 1.

Когда же сообщение result1 посылает ся объекту example2, поиск соот-

ветствующего метода начинается с класса Two. Так как нужного метода

в классе нет, поиск продолжается в суперклассе класса Two — в классе

One, где нужный метод есть и состоит из одного выражения ^ self test.

И в данном случае псевдопеременная self ссылается на получателя сооб-

щения, но это example2. Поэтому поиск метода test начинается в классе,

которому принадлежит получатель сообщения test, то есть в классе Two. В

классе Two есть такой метод, он выполняется и возвращает 2.

Механизм выполнения сообщения к псевдопеременной super можно

объяснить, определяя еще два класса с именами Three и Four; при этом

сделаем класс Four подклассом класса Three, а класс Three — подклассом

класса Two. Пусть в классе Four переопределяется метод для сообщения

test, а в классе Three определяются методы для двух новых сообщений —

result2 и result3.

Two subclass: #Three

instanceVariableNames: ’ ’

classVariableNames: ’ ’

poolDictionaries: ’ ’!

!Three class methods!

!Three methods!

result2

^self result1

result3

^super test!!

2.5. Псевдопеременные 51

Three subclass: #Four

instanceVariableNames: ’ ’

classVariableNames: ’ ’

poolDictionaries: ’ ’!

!Four class methods!

!Four methods!

test

^4!!

Итак, экземпляры классов One, Two, Three, Four отвечают на сообще-

ния test и result1. Определим два новых объекта, выполняя выражения:

example3 := Three new. example4 := Four new.

Попытка послать сообщение result2 или result3 объектам example1 или

example2 вызовет сообщение об ошибке, так как экземпляры классов One

и Two не понимают их. Ниже приводятся результаты по сылки сообщений:

example3 test → 2

example4 result1 → 4

example3 result2 → 2

example4 result2 → 4

example3 result3 → 2

example4 result3 → 2

Когда сообщение test посылается объекту example3, используется ме-

тод из класса Two, так как класс Three не переопределяет метод с именем

test. Объект example4 отвечает на сообщение result1 возвращением числа 4

по той же причине, по которой объект example2 возвращал число 2. При

посылке сообщения result2 объекту example3 поиск метода начинается с

класса Three. Обнаруженный там метод возвращает результат выражения

self resutl1. Поиск метода для сообщения result1 также начинается в классе

Three, но нужного метода нет ни в классе Three, ни в классе Two. Однако он

находится в классе One и возвращает результат выполнения выражения self

test. Поиск метода для сообщения test еще раз начинается в классе Three.

На этот раз нужный метод обнаруживается в классе Two — суперклассе

класса Three, и возвращает число 2.

Эффект посылки сообщений к псевдопеременной super иллюстрирует-

ся ответами объектов example3 и example4 на сообщение result3. Сообще-

ние result3, посланное объекту example3, вызывает поиск метода в классе

Three. Найденный там метод возвращает результат выражения super test.

Так как сообщение test посылается псевдопеременной super, поиск мето-

да с именем test начинается в суперклассе класса Three, то есть в классе

Two. Метод test из Two возвращает 2. Когда сообщение result3 посылается

52 Глава 2. Синтаксис языка Смолток

объекту example4, все равно возвращается 2, поскольку схема выполнения

полностью идентична предыдущей, несмотря на переопределение классом

Four метода для сообщения test.

Подчеркнем: использование псевдопеременной super не означает, что

поиск нужного метода начнется в суперклассе получателя первоначального

сообщения. Использование super означает, что поиск начинается в супер-

классе того класса, в котором содержится метод, использующий псевдопе-

ременную super. В рассмотренном примере классом, содержащим метод с

псевдопеременной super, был класс Three, поэтому поиск нужного метода

начинался в классе Two. Даже если бы класс Three переопределял метод

test, результатом выполнения выражения example4 result3 было бы 2.

Рассмотренные классы иллюстрируют еще одну отмеченную ранее осо-

бенность — полиморфизм. Обратите внимание, что в классах One, Two,

Four содержится метод с одним и тем же именем test, но тела методов,

исполняемые объектами разных классов в ответ на это сообщение, разные.

Все определялось классом, которому принадлежал получатель сообщения.

Как следует из предыдущего, основной смысл псевдопеременной super со-

стоит в том, чтобы позволить объектам получить доступ к методам супер-

класса, даже если эти методы данным классом были переопределены.

Особенно часто подобный доступ нужен при написании корректного

метода создания нового экземпляра класса. Здесь очень важно правильно

использовать псевдопеременные super и self. Если в т аком методе вместо

правильного выражения ^ super new initialize написать ^ self new initialize,

то будет создан бесконечный цикл вызовов метода new.

2.6. Методы и примитивные методы

Вся работа осуществляется объектами, которым посылаются сообще-

ния. В ответ объекты вызывают для исполнения методы, в которых в свою

очередь посылаются сообщения другим объектам, и так далее. Но только

пересылая сообщения от одного объекта к другому, толку не добьешься.

Кто-то должен взаимодействовать с внешним миром. Но кто и как?

В методах многих классов встречается строка вида <primitive: nn>, где

nn — некоторое число. Тако е обозначение имеют примитивные методы си-

стемы, реализованные в виртуальной машине, а числа nn идентифицируют

их в выражениях, написанных на Смолтоке. В теле метода такая конструк-

ция располагается самой первой. Примитивные методы, как правило, вы-

полняют операции низкого уровня (такие как арифметические операции,

выделение памяти) или операции, критичные по производительности.

2.6. Методы и примитивные методы 53

Например, в классе Time реализован следующий метод класса:

clockTickPrimitive: anInteger

"Частный — разрешить прерывание по таймеру."

<primitive: 18>

^ self primitiveFailed.

Данный метод состоит из двух частей: примитивного метода с номе-

ром 18 и части, написанной на Смолтоке. Сначала выполняется примитив-

ный метод. Его выполнение заканчивается либо успехом (возвращением

некоторого объекта), либо неудачей. В первом случае выполнение метода

прекращается и возвращенный примитивом объект возвращается как ре-

зультат выполнения всего метода. Код на языке Смолток в этой ситуации

выполняться на будет. Если примитивный метод не может быть выполнен,

то выполняется часть метода, написанная на языке Смолток.

Такое разделение ответственности работает очень эффективно, по сколь-

ку примитивы управляют наиболее часто используемыми, но простыми

случаями. Программу на языке Смолток изменять намного проще, чем вир-

туальную машину, поэтому часть, написанная на Смолтоке, отвечает за ред-

кие, но более сложные ситуации.

До сих пор программирование на языке Смолток мы изучали чисто тео-

ретически и уже знаем достаточно много. Пришло время познакомиться с

одной из реализаций языка Смолток, а именно, со средой Smalltalk Express

и ее основными инструментами.

ГЛАВА 3

СРЕДА SMALLTALK EXPRESS

Начнем работу со смолтоковской системой Smalltalk Express. Эта про-

грамма — обычное Windows-приложение. Свободно распространяемую вер-

сию системы Smalltalk Express можно получить по сети, обратившись на

страницу «Смолток в России». Перед инсталляцией и первым запуском на-

до обязательно установить цветовую палитру в 256 цветов. Это сделать

просто: щелкнуть на свободной поверхности рабочего стола правой кноп-

кой мыши, открыть окно свойств экрана и на вкладке «Настройка» уста-

новить необходимую цветовую палитру. На том же сервере можно взять

файл расширения системы до версии 2.0.4, что позволит после инста лля-

ции в систему файла instal.st и последующего сохранения образа запускать

систему в любых видеорежимах. Многое из того, о чем будет говорить-

ся далее, справедливо и для других смолтоковских систем (особенно для

Visual Smalltalk), но будут отличия в деталях оформления и меню.

Для запуска системы Small-

Рис. 3.1. Окно Transcript

talk Express достаточно по по-

рядку выбрать в Главном меню

Windows (которое открывается

кнопкой Пуск) раздел Програм-

мы, в нем папку Smalltalk Exp-

ress, а в ней пункт Smalltalk

Express

. На экране появится

главное окно среды разработ-

ки — Smalltalk Express Transcript

(рис. 3.1).

Чтобы немного представить графические возможности системы, запу-

стите приложение GraphicsDemo. Для этого выберите в окне Transcript

пункты меню File BGraphics Demo.

Еще один момент: выход из системы Smalltalk Express происходит стан-

дартным для Windows образом, только всегда будет появляться диалоговое

окно, в котором вас спросят, надо ли сохранять образ системы. Чуть поз-

же мы расскажем, что это такое, и вы будете самостоятельно принимать

решение, а пока отвечайте на вопрос No. Будем считать, что первое по-

верхностное знакомство состоялось.

Даллее последовательность выбора пунктов меню будем записывать в виде:

Главное меню BПрограммы BSmalltalk Express BSmalltalk Express.

3.1. Основные операции с окнами 55

3.1. Основные операции с окнами

Мы предполагаем, что читатели знают операционную систему Windows.

Интерфейс системы Smalltalk Express фактически является компромиссом

между классическим интерфейсом Smalltalk-80 и интерфейсом MS Win-

dows. Поскольку многие особенности интерфейса, унаследованные Small-

talk Express от Smalltalk-80, «попали в стиль» пользовательского интерфей-

са Windows, читателям они хорошо знакомы.

3.1.1. Окна и панели

Под окном в среде Smalltalk Express понимается обычное окно Win-

dows. Как объекты системы Смолтока, окна — экземпляры подклассов клас-

са Window. Область внутри рамки окна является объединением одной или

нескольких панелей — экземпляров подклассов класс а SubPane. Окно Tran-

script (см. рис. 3.1), которое открывается при запуске системы, — пример

окна с одной панелью.

Smalltalk Express использует интерфейс SDI (Single Document Interface),

на котором основано большинство графических оконных систем. В этом

режиме для каждого документа, функционального блока программы созда-

ется отдельное окно, независимое от других окон программы. Вс е окна

Смолтока равноправны. Несколько особое место занимает уже знакомое

окно Transcript — закрытие этого окна означает выход из системы.

Если на экране есть несколько открытых смолтоковских окон, то, на-

жимая функциональную клавишу [F9], можно переходить из одного окна в

следующее. Если продолжать ее нажимать, то одно за другим выбираются

все окна Смолтока. Этот механизм называется циклом по окнам. Он поле-

зен тогда, когда открыто много окон, перекрывающих друг друга. Данный

цикл затрагивает только окна среды Smalltalk Express.

Панели

Окно содержит одну или несколько панелей. Наиболее распространен-

ные виды панелей — текстовые, списковые, анимационные, графические,

панель группы. Но есть и множество других. Вс е они — экземпляры под-

классов класса SubPane. Многие панели могут иметь связанные с ними

контекстные (всплывающие) меню, которые вызываются при нажатии в ак-

тивной панели правой кнопки мыши.

Панели, позволяющие редактировать текст, называются текстовыми па-

нелями. Окно Transcript и рабочее окно Workspace (рис. 3.2), которое можно

открыть, выбирая пункты меню File BNew Workspace или нажимая соче-

56 Глава 3. Среда Smalltalk Express

тание клавиш [Alt]+[N], состоят из единственной текстовой панели. Все

текстовые панели смолтоковской системы используют один и тот же интер-

фейс текстового редактора.

Панели, позволяющие сделать

Рис. 3.2. Рабочее окно

выбор из отображаемого ими спис-

ка, называют списковыми панеля-

ми. Окна, имеющие списковые па-

нели, называют окнами просмот-

ра (браузерами). Окно просмотра

иерархии классов (Class Hierarchy

Browser) — пример окна с тремя

списковыми панелями, текстовой

панелью и панелью переключате-

лей экземпляр/класс (см. рис. 3.3).

Класс ControlPane (подкласс класса SubPane) содержит все управ-

ляющие элементы окна (виджеты), реализуемые такими классами, как

Button (Кнопка), EntryField (ПолеВвода), GraphBox (ПолеГрафики), List-

Box (ПолеСписка), ScrollBar (ПолосаПрокрутки) и StaticPane (Неизменяе-

маяПанель). Каждый из них имеет многочисленные подклассы, реализую-

щие более специализированные управляющие элементы. Пользуясь окном

просмотра иерархии классов (Class Hierarchy Browser), можно просмотреть

иерархию классов системы.

Панель группы (экземпляр класса GroupPane) используется для того,

чтобы объединить не сколько разных панелей в единое целое, создавая внут-

ри окна составную панель. В окне просмотра иерархии классов кнопки пе-

реключения instance/class, предоставляющие взаимно исключающий выбор,

являются экземплярами класса RadioButton, сгруппированными внут ри эк-

земпляра класса GroupPane.

Графические и анимационные панели позволяют отображать всевоз-

можную графику. Так как эти панели не используются в стандартных окнах

среды Smalltalk Express, мы их рассмотрим позже, при изучении графиче-

ских возможностей системы Smalltalk Express.

Прокрутка

Есть много примеров, когда содержимое, которое нужно отобразить в

панели окна, требует для своего отображения больше места, чем может

предоставить соответствующая панель. Можно рассматривать панель как

область просмотра, которая позволяет сразу увидеть только часть из всего

содержимого панели. Прокрутка позволяет перемещать область просмотра

вдоль «виртуального про странства», включающего вс е содержимое панели.

3.1. Основные операции с окнами 57

Smalltalk Express, как и большинство приложений Windows, поддерживает

работу с полосами прокрутки. Как альтернативу работы с мышью, можно

проводить прокрутку, пользуясь на клавиатуре клавишами [PgUp] и [PgDn],

[Home] и [End] или перемещая текстовый курсор клавишами со стрелками.

Пользовательские меню

Меню — стандартный способ представления исполняемых операций с

окнами системы Смолток, панелями окон и их содержимым. В Smalltalk

Express используется как типичный для Смолтока подход с контекстными

меню (меню панели)

, так и привычный подход Windows со строкой меню

окна, в которой представлены имена меню, доступные окну в целом и каж-

дой панели в отдельности. Каждое из них имеет список команд (или пунк-

тов меню) для выбора. Многие команды можно вызывать, не обращаясь к

меню, а используя клавиатурные сокращения. В большинстве случаев они

стандартны для системы Windows. Этот способ мы далее будем отмечать

только для наиболее важных команд.

Стандартные меню — File, Edit, Smalltalk. Они одинаковы во всех ок-

нах системы Smalltalk Express (кроме окна Transcript). В строке меню мо-

гут появляться специальные меню в зависимости от функциональности ок-

на. Например, в окне просмотра иерархии классов имеются меню Classes,

Variables, Methods. Обычно это еще один способ доступа к контекстным

меню панелей окна.

Работа с меню в Smalltalk Express происходит так же, как и в других

приложениях Windows. Начиная с Windows 95, стандартными стали и кон-

текстные меню. По этому мы будем описывать только функциональность

меню, а не способы работы с ними.

Управление окнами

Окна обычно открываются из меню, хотя можно открыть окно и вы-

полняя выражение, которое произведет определение, создание и активацию

окна. Как пример, откроем новое рабочее окно — окно Workspace. Для этого

в системном окне Transcript выберем в меню File BWorkspace. Откроется и

Реализации Smalltalk-80 для рабочих станций фирмы Xerox использовали

трехкнопочную мышь с разноцветными кнопками. Левая кнопка (красная) исполь-

зовалась для указания и выбора объектов; средняя (желтая) кнопка вызывала кон-

текстное меню для выбранного объекта; правая (синяя) — меню рамки (окна). Так

как в Windows обычно используются двухкнопочные мыши, то функции красной

кнопки достались левой кнопке, желтой — правой, а функции синей пространствен-

но выделены в системное меню окна.

58 Глава 3. Среда Smalltalk Express

станет активным новое рабочее окно. Оно обладает всеми свойствами окна

среды MS Windows. Рабочее окно, как подсказывает само его имя, являет-

ся «оперативной» площадкой для работы с приложениями, а также стан-

дартным текстовым редактором системы. Будучи открытым, рабочее окно

сохранится в среде Смолток, если образ системы был сохранен в конце се-

анса работы. Пользуясь меню панели рабочего окна, содержащийся текст

можно сохранить на диске в отдельном файле, а потом работать с ним вне

среды Smalltalk Express, используя привычный текстовый редактор.

Когда выбирается пиктограмма системного меню, на экране возникает

меню с пунктами, позволяющими воздействовать на состояние окна в це-

лом (размеры окна и его расположение). Кроме действий, стандартных для

всех окон Windows, cистемное меню выполняет в Smalltalk Express следу-

ющие дополнительные операции:

ZoomText — расширяет активную текстовую панель окна до размера все-

го окна; если панель уже была увеличена, эта команда возвращает

панель в первоначальное состояние. В текстовых окнах (Workspace,

Transcript) ничего не изменяет.

Fonts. . . (Шрифты. . . ) — открывает диалоговое окно, которое позволяет

выбрать шрифт для исходного окна.

Особое положение окна Transcript выражается в дополнительном пункте

его системного меню:

Exit Smalltalk/V. . . (Выйти из Smalltalk/V. . . ) — выбор этого элемента за-

канчивает текущий сеанс работы системы Smalltalk Express; при этом

вас спросят о том, желаете ли вы сохранить текущее состояние систе-

мы (образ системы) прежде, чем сеанс завершится.

По стандартным соглашениям Windows каждое окно должно содержать

меню File, служащее для общего управления системой. В Smalltalk Express

это меню предоставляет следующие возможности:

New Workspace (НовоеРабочееОкно) — открывает пустое рабочее окно.

Open. . . (Открыть. . . ) — запрашивает имя текстового файла и открывает его

для редактирования в новом рабочем окне.

Install. . . (Установить. . . ) — устанавливает в смолтоковскую систему код

из файла специального вида, который определяется пользователем в

процессе диалога.

Save (Сохранить) — сохраняет (фиксирует) изменения в текущей текстовой

панели. В окнах просмотра и инспекторах может выполнять допол-

нительные функции, например, компиляцию метода.

Save As. . . (Сохранить как. . . ) — сохраняет содержимое текущей текстовой

панели в дисковом файле, который определяется пользователем.

3.1. Основные операции с окнами 59

Browse Classes (Просмотр классов) — открывает окно просмотра иерархии

классов системы.

Browse Disk (Просмотр диска) — открывает новое окно просмотра дисков.

Print (Печатать) — печатает содержимое текущей текстовой панели.

Restore (Восстановить) — восстанавливает состояние текущей текстовой

панели в последнее сохраненное состояние.

Save Image. . . (Сохранить образ. . . ) — сохраняет текущее состояние систе-

мы Smalltalk Express в файле образа.

Дополнительно окно Transcript предоставляет следующие пункты меню:

Graphics Demo (Графическая демонстрация) — открывает окно, показыва-

ющее некоторые графические возможности системы.

About V. . . (О системе. . . ) — открывает окно информации о системе, содер-

жащее имя системы, номер ее версии и описание владельца авторских

прав на систему.

Switch to MDI (Переключиться в MDI) — при установленной заплатке пе-

реключает среду в режим MDI (Multiple Document Interface).

3.1.2. Текстовый редактор системы

Подробно рассмотрим возможности, предоставляемые текстовыми па-

нелями Системы Smalltalk Express.

Редактирование

Текстовая панель предоставляет программисту редактор, по своим воз-

можностям аналогичный редактору Notepad (Блокнот). Создатели тексто-

вой панели специально сделали ее клавиатурные команды совпадающими с

командами Блокнота. Все текстовые панели используют буфер обмена Win-

dows, что позволяет обмениваться данными не только между текстовыми

панелями Смолтока, но и с другими приложениями. Операции редактиро-

вания доступны также из стандартного меню Edit (Правка).

Однако текстовая панель (и созданные на ее основе рабочие окна) все

же отличается от Блокнота. Это связано с тем, что текстовая панель суще-

ствует для редактирования текстового представления объектов системы и

выполнения выражений языка Смолток.

Сохранение (Save) и восстановление (Restore)

Текстовый редактор системы Smalltalk Express всегда работает с тексто-

вым представлением объекта системы. Это может быть файл, строка или

некоторый смолтоковский код. Например, в любом рабочем окне обычно