Struktury

Struktury

Wskaźnik do struktury:

Jeśli

do

obiektu

strukturalnego

odwołujemy się za pomocą

wskaźnika

, to

dostęp do poszczególnych pól możemy
uzyskać przez złożenie

*

i

.

lub operator

->

( znak 

-

 oraz znak 

>

 ):

Wskaźnik_Obiektu

->

Nazwa_Składnika

(

* Wskaźnik_Obiektu

).

Nazwa_Składnika

* Wskaźnik_Obiektu

.

Nazwa_Składnika

Każda definicja struktury wprowadza nowy,
unikatowy typ, np.:

struct

S1

{

int

i;

}

;

struct

S2

{

int

j;

}

;

Typy

S1

i

S2

są różnymi typami, zatem w

deklaracjach:

S1 x, y;
S2 z;

zmienne

x

oraz

y

są tego samego typu

S1

,

natomiast

x

oraz

z

są różnych typów.

Wobec tego przypisania:

x = y;
y = x;

są

poprawne

, podczas gdy:

x = z;
z = y;

są

błędne

.

Dopuszczalne są natomiast przypisania
składowych o tych samych typach, np.:

x.i = z.j;

Przeładowanie funkcji

W jezyku C

w danym zakresie ważności może być
tylko

jedna

funkcja o danej nazwie.

Kompilator języka C++ daje nam większą
swobodę.

Przykład

:

void

pisz(

float

);

void

pisz(

char

,

int

,

char

);

pisz(‘C’, 123,
‘F’);

Czy masz

wątpliwość o

wywołanie jakiej

funkcji chodzi?

 Przeładowanie funkcji polega na tym, że

w danym zakresie ważności jest więcej
niż jedna funkcja o takiej samej nazwie.

 To, która z nich zostaje w danym

przypadku uaktywniona zależy od typu
argumentów podanych podczas
wywołania.

 Funkcje takie mają tę samą nazwę, ale

muszą się różnić liczbą lub typem
argumentów.

Przeładowujemy funkcję wówczas, gdy
wykonuje ona analogiczną akcję na różnych
zestawach obiektów.

void

pisz (

int

x);

void

pisz (

int

y);

// powtórna

deklaracja

void

pisz (

int

,

char

);

void

pisz (

float

,

char

,

int

);

 Powtórna deklaracja nie jest błędem.
 W przypadku deklaracji kompilator nie

zareaguje.

 Zaprotestuje dopiero przy definicjach tych

funkcji

(

patrz

PROG112.CPP

)

int

rysuj (

int

);

float

rysuj (

int

);

Przy przeładowaniu ważna jest tylko odmienność
argumentów.

int

rysuj (

float

,

int

);

int

rysuj (

int,

float

);

BŁĄD !

POPRAWNIE
!

void

pisz (

float

);

void

pisz (

int

);

void

pisz (

int

,

int

);

pisz (123,
(

int

)45.67);

 void

pisz (

int

,

int

);

void

pisz (

int

,

int

);

void

pisz (

int

,

unsigned

int

);

poprawnie
!

Przeładowanie przy argumentach
domniemanych

void

pisz (

float

);

void

pisz (

char

*);

void

pisz (

int

,

float

= 0);

pisz (5.67);

//

pisz (

float

);

pisz (”2000 r.”);

//

pisz (

char

*

);

pisz (123);

//

pisz (

int

,

float

=

0);

pisz (123, 5.67);

//

pisz (

int

,

float

);

void

pisz (

int

);

 W rzeczywistości funkcje przeładowane mają

różne nazwy.

 Kompilator zmienia nazwy wszystkich funkcji

programu.

 Kompilator uzupełnia nazwę funkcji dodając typ

argumentów:

void

rys(

void

);

void

rys (

void

,

float

);

void

rys (

float

,

void

);

void

rys (

void

,

float

,

float

);

rys_Fv

rys_Fvf

rys _Ffv

rys _Fvf

 Zmiana nazwy funkcji dotyczy zarówno

definicji i deklaracji funkcji, jak też i wywołań.

 Informacja o typie zwracanym nie jest

doczepiana do nazwy.

 Rozwinięcie tej koncepcji stanowią szablony w

niektórych jezykach nazywane typami ogólnymi
(generic)

Klasy

Klasy

Definicja klasy:

class

identyfikator_typu

{

ciało klasy

}

;

gdzie

ciało

klasy

zawiera

deklaracje

składników

klasy.

class

Okrag

{

public

:

int

x, y, r;

…

}

;

Deklaracja obiektu:

Okrag Zielony;
Okrag * Wskaz;
Okrag & Moj = Zielony;

Odwołanie się do składników

obiektu:

obiekt .

składnik

wskaźnik ->

składnik

referencja .

składnik

Zielony . r = 100;
Wskaz = & Zielony;
Wskaz -> r = 100;
Moj . r = 100;

Przykład:

Składnikami

klasy mogą być też

funkcje

.

class

Okrag

{

public

:

int

x, y, r;

void

Inicjalizuj (

int

x1,

int

y1,

int

r1);

void

Rysuj (

int

x1,

int

y1,

int

r1);

}

;

 W ogólnym przypadku deklaracje funkcji w

klasie mogą być pomieszane z deklaracjami
danych.



Składnik jest znany w całej definicji klasy

,

niezależnie

od

miejsca

zdefiniowania

składnika wewnątrz klasy.

 Nazwy deklarowane w klasie mają zakres

ważności równy obszarowi całej klasy.

 W ciele klasy, jak w kapsule, zamknięte są

dane oraz funkcje operujące na tych danych.

 Takie zamknięcie nazywamy

enkapsulacją

( od ang.

encapsulation

).

 Funkcje składowe klasy mają zakres klasy.

Uwagi:

Ukrywanie informacji:

class

Moj_Typ

{

private

:

int

Liczba;

// prywatne dane składowe

float

Temperatura;

char

Komunikat [80];

int

Czy_Gotowe( );

// prywatna funkcja

składowa

public

:

float

Predkosc;

// publiczna dana składowa

int

Pomiar( );

// publiczna funkcja

składowa

}

Ukrywanie informacji:

Są

3

etykiety, za pomocą których można

określać dostęp do składników klasy:

private

:

protected

:

public

:

Ukrywanie informacji:

 Składnik

private

: jest dostępny tylko dla

składowych danej klasy. Jeżeli zależy nam
na ukryciu informacji, to wówczas składnik
powinien być deklarowany jako prywatny.

 Składnik

protected

: jest dostępny tak, jak

składnik

private

, ale dodatkowo jest

dostępny dla klas wywodzących się z danej
klasy.

 Składnik

public

:

jest

dostępny

bez

ograniczeń. Zwykle składnikami takimi są
wybrane funkcje składowe. Za ich pomocą
dokonujemy z zewnątrz operacji na danych
prywatnych.

 Etykiety można umieszczać w dowolnej

kolejności, mogą też się powtarzać.

 Zakłada się, że dopóki w definicji klasy nie

wystąpi żadna z tych etykiet, składniki
przez domniemanie mają dostęp

private

.

Klasa a obiekt :

class

Osoba

{

char

Nazwisko[40];

int

Wiek;

public

:

void

Zapamietaj (

char

*,

int

);

void

Pisz ( );

}

;

Osoba

Student1

,

Student2

,

Asystent

;

 W pamięci utworzone zostały 3 różne

komplety danych składowych (

Nazwisko

i

Wiek

).

 Natomiast funkcje składowe są

zapamiętane w pamięci

tylko jednokrotnie

.

Funkcje składowe :

 Funkcje składowe mają

pełny dostęp do

wszystkich składników swojej klasy

, to

znaczy: do danych (mogą z nich korzystać) i
do innych funkcji (mogą je wywoływać).

 Do składnika swojej klasy funkcje odwołują

się przez podanie jego nazwy .

Nazwa_Obiektu .

Nazwa_Funkcji_Składowej

(

argumenty

);

Student1 .

Zapamietaj

(Kowalski, 21);

Osoba * Wsk;
Wsk = &Asystent;
Osoba &Belfer = Asystent;

Wsk ->

Zapamietaj

(Kowalski, 21);

Belfer.

Zapamietaj

(Nowak, 30);

Możemy także wywołać funkcję składową
dla danego obiektu, pokazując na niego

wskaźnikiem

lub za pomocą

referencji

np.:

Funkcje składowe :

Definiowanie funkcji składowych :

Pierwszy sposób

:

wewnątrz definicji klasy

.

class

Osoba

{

char

Nazwisko [80];

// składniki prywatne

int

Wiek;

public

:

// składniki publiczne

void

Zapamietaj (

char

* Napis,

int

Lata )

{

strcpy (Nazwisko, Napis);
Wiek = Lata;

}
void

Pisz ( )

{

cout

<<

Nazwisko

<<



, lat:



<<

Wiek

<<

endl

;

}

}

;

Drugi sposób

: w

definicji klasy

umieszcza się

tylko

same deklaracje funkcji składowych

,

natomiast

definicje są napisane poza ciałem

klasy

.

class

Osoba

{

char

Nazwisko [80];

// składniki prywatne

int

Wiek;

public

:

// składniki publiczne

void

Zapamietaj (

char

* Napis,

int

Lata );

void

Pisz ( );

}

;

void

Osoba::Zapamietaj (

char

* Napis,

int

Lata )

{

strcpy (Nazwisko, Napis);
Wiek = Lata;

}
void

Osoba::Pisz ( )

{

cout

<<

Nazwisko

<<



, lat:



<<

Wiek

<<

endl;

}

 Ponieważ funkcje znajdują się teraz poza

definicją klasy, dlatego ich nazwa została
uzupełniona nazwą klasy, do której mają
należeć. Służy do tego operator zakresu

::

.

 Funkcja zdefiniowana poza klasą ma dokładnie

taki sam zakres, jakby była zdefiniowana
wewnątrz klasy.

 Jednakże sposób definiowania funkcji wewnątrz,

czy na zewnątrz definicji klasy stanowi różnicę
dla kompilatora.

 Jeśli bowiem funkcję składową zdefiniowaliśmy

wewnątrz definicji klasy

, to kompilator uznaje,

że chcemy, aby ta funkcja była typu

inline

.

inline

int

Zaokr (

float

Liczba);

{

return

(Liczba + 0.5);

}

Funkcja typu

inline

:

 Jeśli ciało funkcji składowej ma nie więcej

niż dwie linijki, to funkcję tę definiujemy
wewnątrz klasy. Jest ona automatycznie

inline

.

 Jeśli funkcja składowa jest dłuższa niż

dwie linijki, to definiujemy ją poza
definicją

klasy.

Nie

jest

ona

automatycznie

inline

Funkcja składowa zdefiniowana poza definicją
klasy może być typu

inline

, ale trzeba to

zaznaczyć pisząc słowo

inline

, np.:

inline

void

Osoba :: Pisz ( )

{

//

ciało funkcji

}

Odwołanie

się

do

publicznych

danych

składowych:

class

Liczby

{

int

L1:

public

:

float

L2;

void

Fun ( );

}

;

•

Są tu dwie dane składowe.

•

Składnik

L1

jest

prywatny

(przez

domniemanie).

•

Jako prywatny może być

dostępny tylko z

zakresu klasy

- czyli wewnątrz funkcji

składowej

Fun

.

•

Składnik

publiczny

L2

oprócz tego, że może

być dostępny w funkcji składowej

Fun

,

dostępny jest

także z zewnątrz klasy

.

•

Pracując jednak na nim z zewnątrz musimy
podać, o który konkretnie obiekt chodzi, np.:

Liczby Temperatura, Cisnienie;

Temperatura . L2 = 18.6;
Ciscienie . L2 = 1003;
cout

<<



Temperatura

wynosi

:



<<

Temperatura . L2

<<



stopni C\n

;

cout

<<



Ciśnienie wynosi:



<<

Cisnienie . L2

<<



hPa\n

;

Zasłanianie nazw

Przesyłanie do funkcji argumentów będących
obiektami

(

PROG57.CPP

)

 Przez domniemanie zakłada się, że

obiekt jest przesyłany do funkcji

przez

wartość

.

 Konsekwencja: jeśli obiekt jest duży, to

proces kopiowania może trwać długo.

 Lepszym rozwiązaniem w takim

przypadku jest przesyłanie

przez

referencję

.

void

Prezentacja (Osoba &Ktos)

{

cout

<<



Mam zaszczyt przedstawić

Państwu,\n



<<



Oto we własnej osobie:

 ;

cout

<<

Ktos . Pisz_Dane ();

}

Konstruktor :

 Definicję obiektu i nadanie mu wartości

można załatwić w jednej instrukcji.

 W tym celu należy posłużyć się specjalną

funkcją składową zwaną

konstruktorem

.

 Charakteryzuje się ona tym, że nazywa

się tak samo jak klasa.

class

Numer

{

int

Liczba;

public

:

Numer (

int

L )

{

Liczba = L;

}

//

konstruktor

void

Schowaj (

int

L )

{

Liczba = L;

}

int

Zwracaj ( )

{

return

Liczba;

}

}

;

(

PROG59.CPP

)

Konstruktor

•

Klasy języka C++ wyposażone są w
specjalną funkcję zwaną

konstruktorem

;

•

Konstruktor

jest specjalną funkcją

składową, wywoływaną zawsze w chwili
tworzenia obiektu danej klasy;

•

Zadaniem konstruktora

jest inicjalizacja

danych składowych (pól) obiektu danej
klasy, przydzielenie pamięci dla jego
elementów oraz wykonanie innych
czynności niezbędnych do prawidłowego
utworzenia obiektu;

•

Konstruktor

nie jest obowiązkowym

elementem definicji klasy.

• Jeśli tworząc klasę nie zdefiniujesz jawnie

jej konstruktora, kompilator automatycznie
wygeneruje tzw.

konstruktor domyślny

;

• Rozwiązanie takie, choć dość wygodne,

sprawdza się tylko dla bardzo prostych klas;

• W praktyce każda definicja nietrywialnej

klasy będzie zawierała konstruktor;

•

Nazwa konstruktora

musi być taka sama,

jak nazwa zawierającej go klasy;

•

Konstruktor

nie może zwracać żadnej

wartości.

Konstruktor

• Klasa może posiadać

więcej niż

jeden konstruktor

;

• Jest to możliwe dzięki

mechanizmowi

przeładowania

funkcji

;

Konstruktor

•

Przypomnienie

- niezainicjalizowane

zmienne będą zawierały przypadkowe

wartości;

• Reguła ta odnosi się również do klas;
• Dobra praktyka wymaga inicjalizowania

wszystkich pól klasy;

•

Przypomnienie

- konstruktora nie można

wywołać jawnie;

• Wywołanie konstruktora następuje w

chwili tworzenia obiektu danej klasy ;

• W chwili powoływania obiektu wybierasz

również wersję konstruktora, jeżeli dana

klasa definiuje ich więcej.

• Ciekawostki: niepubliczny konstruktor ?

Konstruktor

Destruktor :

 Przeciwieństwem

konstruktora

jest

destruktor

.



Destruktor

to funkcja składowa klasy.



Destruktor

nazywa się tak samo, jak

klasa z tym, że przed nazwą ma znak

~

(

tylda

).

 Podobnie jak konstruktor - nie ma on

określenia typu zwracanego.

Destruktor

wywoływany jest wtedy, gdy

obiekt danej klasy ma być zlikwidowany.

•

Destruktor

jest specjalną funkcją wywoływaną w

chwili likwidacji obiektu danej klasy;

•

Destruktor

jest funkcjonalnym przeciwieństwem

konstruktora;

• Do jego zadań należy najczęściej

zwalnianie

zasobów

wykorzystywanych przez obiekt i inne

czynności natury porządkowej;

•

Destruktor

nie jest obowiązkowym elementem

klasy;

•

Destruktor

możesz zdefiniować tylko raz ;

•

Destruktor

jest funkcją bezparametrową i nie

zwracającą żadnej wartości;

•

Nazwa

składa się z

nazwy klasy

poprzedzonej

znakiem

~

.

Destruktor

(p.

PROG156.CPP,

PROG157a.CPP

)

•

Destruktor

jest wywoływany w chwili

usuwania obiektu danej klasy;

• Sama likwidacja obiektu może nastąpić

poprzez

– usunięcie go ze stosu, jeśli jest to obiekt

lokalny, a operująca na nim funkcja właśnie
zakończyła działanie;

– lub w wyniku wywołania operatora

delete

,

jeśli obiekt został utworzony dynamicznie.

• W obu przypadkach wywołanie

destruktora jest ostatnią czynnością
obiektu przed jego unicestwieniem;

Destruktor

•

Pola

klasy

to nic więcej, jak tylko jej lokalne

zmienne;

•

Pola klasy

funkcjonują tak samo, jak pola

struktury i różnią się od ostatnich wyłącznie

domyślną kategorią dostępu;

• Wewnątrz klasy wszystkie pola są swobodnie

dostępne dla wszystkich funkcji składowych;

• Natomiast ich widoczność na zewnątrz klasy

jest uwarunkowana kwalifikatorami dostępu;

• Pola w sekcjach

private

i

protected

są na

zewnątrz niedostępne;

• Pola

public

mogą być czytane i zapisywane

spoza klasy bez ograniczeń.

Pola

• Rozwiązaniem problemu dostępu do pól

prywatnych są specjalne funkcje klasy
ustawiające i pobierające wartości tych pól;

• Funkcje te, zwane

funkcjami udostępniającymi

,

deklarowane są oczywiście w

sekcji publicznej

;

• Fundamentaliści: ” wszystkie pola klas powinny

być prywatne, a dostęp do nich ma byś
realizowany wyłącznie za pomocą funkcji
udostępniających”;

• Radykałowie: ” wręcz przeciwnie”;
• Wytyczenie granicy jest kwestią doświadczenia

i zdrowego rozsądku;

• Jeśli nie wiesz, co robić z danym polem, umieść

go w sekcji prywatnej.

Pola

• Zestaw publicznych funkcji składowych powinien

być ograniczony do niezbędnego minimum
zapewniającego skuteczną komunikację z
obiektami i kontrolowanie ich działania;

• Jeśli dana funkcja składowa nie musi być widoczna

na zewnątrz, powinna być zadeklarowana jako
prywatna;

• Jeśli dana funkcja składowa nie musi być widoczna

na zewnątrz, ale powinna być dostępna dla klas
pochodnych, powinna być zadeklarowana jako
chroniona (

protected

);

• Jeśli zależy Ci na szybkim wykonaniu funkcji, a

jednocześnie jest ona niewielka, możesz
zadeklarować ją jako funkcję wstawianą (

inline

);

Funkcje

• Deklaracja każdej klasy zawiera ukryte

pole wskaźnikowe o nazwie

this

;

• Po utworzeniu obiektu, wskaźnik

this

zawiera adres obiektu w pamięci;

• Oto klasa

Punkt

widziana oczami

komputera:

Wskaźnik this

Class

Punkt

{

private

:

Punkt *

this

;

int

x, y;

public

:

Punkt (

int

_x,

int

_y);

~Punkt()
....
};

• Czemu służy wskaźnik

this

?;

• Każdy obiekt danej klasy posiada własną

kopię zestawu pól;

• Natomiast funkcje składowe są

przechowywane w jednym egzemplarzu;

• Wskaźnik

this

pozwala na

zidentyfikowanie właściciela danych, do
których odwołuje się funkcja składowa;

• Jeśli chcesz uniknąć kłopotów, nigdy nie

zmieniaj wartości wskaźnika

this

!

Wskaźnik

this

Dziedziczenie

•

Dziedziczeniem

nazywamy proces tworzenia

nowych klas na podstawie klas już
istniejących;

• Klasa wykorzystywana jako podstawa w

procesie dziedziczenia jest

klasą bazową

;

• Klasy dziedziczące po klasie bazowej są to

klasy pochodne

;

• Klasa pochodna dziedziczy wszystkie

możliwości funkcjonalne klasy bazowej,
poszerzone o nowe pola i funkcje;

• Niemożliwe jest usunięcie jakichkolwiek

elementów klasy bazowej.

Dziedziczenie

• Samo dziedziczenie symbolizowane jest

przez znajdujący się w pierwszym wierszu
deklaracji klasy

dwukropek

, po którym

występuje nazwa klasy bazowej ;

• Słowo kluczowe

virtual

deklaruje

poprzedzoną nim funkcję jako

wirtualną

;

• Jako przykład funkcji wirtualnych rozpatrz

funkcje o nazwie

Pokaz()

w klasach

Punkt

i

Linia_Pozioma

;

• Ponieważ procedura narysowania na ekranie

linii różni się od procedury narysowania
punktu, należy w klasie

Linia_Pozioma

przedefiniować (

przesłonić

) funkcję

Pokaz()

.

Przesłanianie

•

Przesłanianiem

nazywamy przedefiniowywanie

funkcji klasy bazowej w klasach pochodnych ;

• Przesłanianie stosuje się w celu całkowitej

zmiany działania funkcji klasy bazowej lub,
znacznie częściej, jej uzupełnienia i rozszerzenia
o dodatkowe operacje;

• Aby rozszerzyć pierwotną definicję

nie musisz jej

przepisywać

. W nowej definicji funkcji wystarczy

najpierw wywołać funkcję klasy bazowej, a
następnie dopisać kod realizujący rozszerzenia;

• Przesłaniając funkcje klasy bazowej musisz

zapewnić

identyczność nagłówków funkcji

;

• Istotne jest również aby funkcja

była dostępna

dla klas pochodnych

.

Przesłanianie

• Odwołując się do funkcji klasy bazowej musisz

poprzedzić ją nazwą klasy i operatorem
zakresu;

• Użycie operatora zakresu jest konieczne tylko

wtedy, gdy wywoływana funkcja jest
zdefiniowana zarówno w klasie bazowej, jak i
pochodnej ;

• Jeśli funkcja jest zdefiniowana tylko w sekcji

publicznej lub chronionej klasy bazowej, a nie
wchodzi w skład definicji klasy pochodnej,
możesz ją wywołać bez użycia operatora
zakresu.

Funkcje wirtualne

•

Funkcją wirtualną

nazywamy funkcję

wywoływaną zawsze w obrębie posiadającej ją
klasy;

•

Poprzedzenie deklaracji słowem kluczowym

virtual

powoduje, że wszystkie odwołania do

funkcji będą zawsze wykonywane w obrębie
klasy, która ją zdefiniowała;

•

Jeśli podejrzewasz, że funkcja będzie
przedefiniowywana w klasach pochodnych,
warto deklarować ją jako wirtualną;

•

Jeśli przedefiniowywana funkcja jest
wywoływana przez inne funkcje klasy
bazowej, prawie na pewno powinieneś
zadeklarować ją jako wirtualną.

Inicjalizacja obiektów

• Kolejnym problemem związanym z

dziedziczeniem jest

inicjalizacja obiektów

;

• W chwili utworzenia obiektu klasy pochodnej

należy zainicjalizować też pola klasy bazowej,
a w przypadku dziedziczenia „piętrowego” -
również wszystkich klas pośrednich;

• Najskuteczniejszym na to sposobem jest po

prostu wywołanie konstruktora klasy bazowej
w konstruktorze klasy pochodnej;

• Ponieważ nie można wywołać tego

konstruktora bezpośrednio, należy
wykorzystać w tym celu listę inicjalizującą

;

• Prawidłowa inicjalizacja klasy bazowej w

konstruktorze klasy pochodnej jest sprawą
bardzo istotną.