الأصناف المتداخلة والداخلية

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 38 من 104.

الفئة المتداخلة هي فئة يتم تعريفها داخل فئة أخرى. تساعد هذه التقنية في تنظيم الكود من خلال تجميع الأنواع ذات الصلة معاً، ويمكن أن تعزز التغليف من خلال إخفاء تفاصيل التنفيذ.

class LinkedList {
public:
    class Node {    // فئة متداخلة
        int data;
        Node* next;
    public:
        Node(int d) : data(d), next(nullptr) {}
        friend class LinkedList;
    };
    
private:
    Node* head;
    
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}
};

الفئة المتداخلة Node مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بـ LinkedList - فهي لا تكتسب معناها إلا في ذلك السياق. من خلال تداخلها، نشير إلى هذه العلاقة ونتجنب تلويث فضاء الأسماء العام باسم عام مثل "Node".

تتبع الفئات المتداخلة نفس قواعد الوصول التي تعلمتها. الفئة المتداخلة المصرح عنها في القسم الخاص (private) لا يمكن الوصول إليها إلا من داخل الفئة الخارجية.

عندما يتم التصريح عنه كـ public، يمكن للكود الخارجي استخدامه مع عامل النطاق:

LinkedList::Node node(42);    // فقط إذا كان Node عاماً

تفصيل واحد مهم: الـ nested class لا تملك تلقائياً حق الوصول إلى الـ private members الخاصة بالـ outer class. إنهما class منفصلان تصادف أنهما يتشاركان في namespace.

إذا كان الصنف المتداخل يحتاج إلى الوصول، فيجب عليك التصريح عنه كصديق (friend)، كما هو موضح في المثال أعلاه.

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام بسيط لإدارة المهام حيث يتم تنظيم المهام داخل مشروع. هذا سيناريو مثالي للفئات المتداخلة (nested classes) — فالمهمة Task لا يكون لها معنى إلا في سياق المشروع Project، لذا سنقوم بتداخلها بالداخل للحفاظ على تنظيم الكود وتجنب تلويث فضاء الأسماء العالمي (global namespace).

ستقوم بإنشاء ملفين لتنظيم الكود الخاص بك:

Project.h: قم بتعريف فئة Project تحتوي على فئة Task متداخلة.
يجب التصريح عن فئة Task المتداخلة في القسم public من Project حتى يمكن الوصول إليها من الخارج. يجب أن تخزن اسم المهمة (string) وحالة الإكمال (bool). امنحها منشئًا (constructor) يأخذ الاسم ويضبط المهمة كغير مكتملة افتراضيًا. قم بتضمين الأساليب complete() لتمييزها كمكتملة، و isComplete() للتحقق من حالتها، و getName() لاسترجاع الاسم.

يجب أن تخزن فئة Project نفسها اسم المشروع (string) ومجموعة من مؤشرات Task. قم بتوفير منشئ يأخذ اسم المشروع، وأسلوب addTask(const std::string& taskName) يقوم بإنشاء مهمة جديدة وإضافتها إلى المشروع، وأسلوب completeTask(const std::string& taskName) يبحث عن مهمة بالاسم ويكملها، وأسلوب displayStatus() يعرض اسم المشروع متبوعًا بحالة كل مهمة.

بما أن Task متداخلة داخل Project، يمكن لفئة Project التعامل مع المهام مباشرة. لا تنسَ تنظيف المهام المخصصة ديناميكيًا في المدمر (destructor).
main.cpp: اجمع كل شيء معًا عن طريق قراءة اسم المشروع واسمي مهمتين من المدخلات (ثلاثة أسطر في المجموع). أنشئ Project بالاسم المعطى، وأضف كلتا المهمتين إليه، ثم اعرض الحالة الأولية. أكمل المهمة الأولى واعرض الحالة مرة أخرى لإظهار التغيير.
يجب أن يكون تنسيق المخرجات لـ displayStatus() هو:
```
Project: <project_name>
  - <task_name>: [incomplete]
  - <task_name>: [complete]
```
استخدم [complete] أو [incomplete] بناءً على حالة كل مهمة.

يوضح هذا التحدي كيف تساعد الفئات المتداخلة في تنظيم الأنواع المرتبطة — فئة Task مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ Project ولن يكون لها معنى بمفردها. من خلال تداخلها، نشير إلى هذه العلاقة بوضوح في هيكل الكود الخاص بنا.

ورقة مرجعية

الفئة المتداخلة (nested class) هي فئة يتم تعريفها داخل فئة أخرى. وهي تساعد في تنظيم الكود من خلال تجميع الأنواع ذات الصلة معاً وتعزز التغليف (encapsulation).

class LinkedList {
public:
    class Node {    // فئة متداخلة
        int data;
        Node* next;
    public:
        Node(int d) : data(d), next(nullptr) {}
        friend class LinkedList;
    };
    
private:
    Node* head;
    
public:
    LinkedList() : head(nullptr) {}
};

تتبع الفئات المتداخلة قواعد الوصول القياسية. فالفئة المتداخلة في القسم الخاص (private) لا يمكن الوصول إليها إلا من داخل الفئة الخارجية. وعندما يتم التصريح عنها كعامة (public)، يمكن للكود الخارجي استخدامها باستخدام عامل النطاق (scope operator):

LinkedList::Node node(42);    // فقط إذا كانت Node عامة (public)

لا تملك الفئة المتداخلة تلقائياً حق الوصول إلى الأعضاء الخاصين بالفئة الخارجية. إذا كانت هناك حاجة للوصول، فقم بالتصريح عنها كصديق (friend):

friend class LinkedList;

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "Project.h"

using namespace std;

int main() {
    // قراءة المدخلات
    string projectName;
    string task1Name;
    string task2Name;
    
    getline(cin, projectName);
    getline(cin, task1Name);
    getline(cin, task2Name);
    
    // TODO: إنشاء Project بالاسم المعطى
    
    // TODO: إضافة كلتا المهمتين إلى المشروع
    
    // TODO: عرض الحالة الأولية
    
    // TODO: إكمال المهمة الأولى
    
    // TODO: عرض الحالة مرة أخرى لإظهار التغيير
    
    return 0;
}