Lớp lồng nhau và lớp bên trong

Thuộc phần Lập trình hướng đối tượng trong hành trình C++ của Coddy. Bài học 38 trên 104.

Lớp lồng nhau là một lớp được định nghĩa bên trong một lớp khác. Kỹ thuật này giúp sắp xếp code bằng cách nhóm các kiểu dữ liệu có liên quan với nhau, đồng thời có thể tăng cường tính đóng gói bằng cách ẩn các chi tiết triển khai.

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

Lớp lồng nhau Node gắn bó chặt chẽ với LinkedList, nó chỉ có ý nghĩa trong ngữ cảnh đó. Việc lồng lớp này thể hiện mối quan hệ ấy và tránh làm ô nhiễm không gian tên toàn cục bằng một tên chung như "Node".

Các lớp lồng nhau tuân theo những quy tắc truy cập mà bạn đã học. Lớp lồng nhau được khai báo trong phần private chỉ có thể được truy cập bên trong lớp bao ngoài.

Khi được khai báo là public, code bên ngoài có thể sử dụng nó với toán tử phạm vi:

LinkedList::Node node(42);    // Chỉ khi Node là public

Một điểm quan trọng về chiều truy cập: lớp lồng nhau là thành viên của lớp bao quanh và có quyền truy cập như mọi thành viên khác, vì vậy lớp này có thể truy cập các thành viên riêng tư của lớp bao quanh mà không cần khai báo friend. Tuy nhiên, chiều ngược lại không tự động áp dụng: lớp bao quanh không thể truy cập các thành viên riêng tư của lớp lồng nhau.

Đó là lý do Node khai báo friend class LinkedList; trong ví dụ trên: khai báo friend cho phép LinkedList bao quanh truy cập vào các thành viên riêng tư của Node, theo chiều mà quyền truy cập không tự động được cấp.

Thử thách

Dễ

Hãy xây dựng một hệ thống quản lý tác vụ đơn giản, trong đó các tác vụ được sắp xếp trong một dự án. Đây là tình huống phù hợp để dùng lớp lồng nhau: Task chỉ có ý nghĩa trong ngữ cảnh của Project, vì vậy ta sẽ lồng lớp này bên trong để sắp xếp code gọn gàng và tránh làm ô nhiễm phạm vi tên toàn cục.

Bạn sẽ tạo hai tệp để sắp xếp code:

Project.h: Định nghĩa lớp Project, chứa một lớp Task lồng nhau.
Bạn nên khai báo lớp Task lồng nhau trong phần public của Project để có thể truy cập lớp này từ bên ngoài. Lớp cần lưu tên tác vụ (chuỗi) và trạng thái hoàn thành (bool). Tạo hàm khởi tạo nhận tên và mặc định đặt tác vụ ở trạng thái chưa hoàn thành. Thêm các phương thức complete() để đánh dấu tác vụ đã hoàn thành, isComplete() để kiểm tra trạng thái và getName() để lấy tên.

Bản thân lớp Project cần lưu tên dự án (chuỗi) và một tập hợp con trỏ Task. Tạo hàm khởi tạo nhận tên dự án, phương thức addTask(const std::string& taskName) để tạo tác vụ mới và thêm vào dự án, phương thức completeTask(const std::string& taskName) để tìm và hoàn thành một tác vụ theo tên, cùng phương thức displayStatus() để hiển thị tên dự án, sau đó là trạng thái của từng tác vụ.

Vì Task được lồng trong Project, lớp Project có thể làm việc trực tiếp với các tác vụ. Đừng quên giải phóng các tác vụ được cấp phát động trong hàm hủy.
main.cpp: Kết hợp mọi thứ bằng cách đọc tên dự án và hai tên tác vụ từ đầu vào (tổng cộng ba dòng). Tạo một Project với tên đã cho, thêm cả hai tác vụ vào đó, rồi hiển thị trạng thái ban đầu. Hoàn thành tác vụ đầu tiên và hiển thị lại trạng thái để cho thấy sự thay đổi.
Định dạng đầu ra của displayStatus() như sau:
```
Project: <project_name>
  - <task_name>: [incomplete]
  - <task_name>: [complete]
```
Dùng [complete] hoặc [incomplete] tùy theo trạng thái của từng tác vụ.

Thử thách này cho thấy lớp lồng nhau giúp sắp xếp các kiểu liên quan như thế nào: lớp Task gắn chặt với Project và sẽ không có ý nghĩa nếu đứng riêng. Bằng cách lồng lớp này, ta thể hiện rõ mối quan hệ đó trong cấu trúc code.

Tự làm thử

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

using namespace std;

int main() {
    // Đọc đầu vào
    string projectName;
    string task1Name;
    string task2Name;
    
    getline(cin, projectName);
    getline(cin, task1Name);
    getline(cin, task2Name);
    
    // TODO: Tạo một Project với tên đã cho
    
    // TODO: Thêm cả hai tác vụ vào dự án
    
    // TODO: Hiển thị trạng thái ban đầu
    
    // TODO: Hoàn thành tác vụ đầu tiên
    
    // TODO: Hiển thị lại trạng thái để thấy sự thay đổi
    
    return 0;
}