PO W 5-6 II ZIN

Programowanie obiektowe

Wykład 5-6

Konstruktory kopiuj

Klasy zaprzyja

nione

Wska

nik this

Przeci

ąŜ

anie operatorów

Funkcje wirtualne

Szablony funkcji

Szablony klas

Programowanie obiektowe

Jedną z najwaŜniejszych postaci konstruktorów przeciąŜonych są tzw.
konstruktory kopiujące

Taki konstruktor tworzy kopię innego, juŜ istniejącego wśród obiektów
danej klasy

Ogólna postać deklaracji konstruktora kopiującego:

klasa::klasa(klasa& obiekt);

lub

klasa::klasa(const klasa& obiekt);

Pozostałe argumenty konstruktora (jeśli występują) są domyślne.

Przykłady deklaracji konstruktorów kopiujących:

X::X(X&);

lub

X::X(X&, float=3.1415, int=0)

;

Konstruktor kopiujący

Programowanie obiektowe

Konstruktorem kopiującym w danej klasie jest konstruktor, który moŜna
wywołać z jednym argumentem typu referencja obiektu danej klasy:

klasa::klasa(klasa &)
klasa::klasa(const klasa &)

Konstruktor kopiujący wprowadza obiekty identyczne z juŜ istniejącymi,
czyli ich kopie (konstruowanie obiektu na podstawie wzoru).

Konstruktor kopiujący moŜe być wywołany niejawnie:

W sytuacji gdy do funkcji jest przekazywany przez wartość obiekt
klasy X. Wówczas tworzona jest kopia tego obiektu.

W sytuacji kiedy funkcja zwraca przez wartość obiekt klasy X.
Wtedy takŜe tworzona jest kopia obiektu.

To, Ŝe konstruktor kopiujący podaje obiekt kopiowany przez referencję daje
mu moŜliwość zmiany zawartości obiektu klasy!!

Konstruktor kopiujący

Programowanie obiektowe

Nie moŜna pominąć referencji w konstruktorze kopiującym, bo gdyby
konstruktor X wywoływał obiekty swojej klasy X przez wartość, czyli
wytwarzałby swoją kopię, to powstaje nie zamknięta pętla tworzenia kopii.

Konstruktor kopiujący moŜe uszkodzić oryginał!!

Zabezpieczamy się przed taką sytuacją następująco:

X::X(const X& obiekt)

Teraz konstruktor X wie, Ŝe obiekt klasy X jest jest typu const, czyli nie
moŜe zmienić sam siebie.

Konstruktor kopiujący

Programowanie obiektowe

Są to takie funkcje, które mimo, Ŝe nie są składnikami klasy mają dostęp do
jej składników czyli innych funkcji i zmiennych danej klasy

Mają dostęp takŜe do tych składników klasy, które są hermetyzowane
etykietą private

Funkcja zaprzyjaźniona jest wprowadzana słowem kluczowym friend

Sposób stosowania:

class figura{

int x,y;
…….
friend void goniec(figura f)

};

Funkcje zaprzyjaźnione

Programowanie obiektowe

Funkcja goniec(figura f) jest zdefiniowana gdzieś w programie w całkowicie
innym miejscu i nie jest funkcją składową klasy figura

W klasie figura {} chcemy z niej skorzystać nawet, jeśli przynaleŜy ona do
innej klasy (wtedy poprawnie jest taką funkcję umieścić w sekcji public w jej
klasie).

Cechy funkcji zaprzyjaźnionych:

Funkcja moŜe być zaprzyjaźniona z kilkoma klasami

Na argumentach jej wywołania moŜe wykonywać operacje zgodnie ze
swoją definicją

MoŜe być napisana w zupełnie innym języku niŜ C++ i dlatego moŜe
nie być funkcją składową klasy.

Funkcje zaprzyjaźnione

Programowanie obiektowe

PoniewaŜ funkcja  typu  friend nie  jest  składnikiem  klasy, to  nie  ma
wskaźnika  this czyli  musi  się posłuŜyć operatorem  jawnego  wskaźnika  lub
przypisania, aby wykonać działania (takŜe te  na składniku klasy, z którą jest
zaprzyjaźniona).

Jest deklarowana w klasie ze słowem kluczowym friend i nie podlega
etykietom hermetyzacji (public, private, protected)

MoŜe być cała zdefiniowana w klasie i wtedy jest typu inline, ale nadal jest
funkcją zaprzyjaźnioną.

Nie musi być funkcją składową Ŝadnej klasy, ale moŜe nią być

Funkcje zaprzyjaźnione

Programowanie obiektowe

Klasa moŜe się przyjaźnić z wieloma funkcjami, które są lub nie są
składnikami innych klas;

Funkcje zaprzyjaźnione nie są przechodnie, czyli zaprzyjaźnienie nie
przenosi się

klasy do klasy, tzn. zaprzyjaźnienie nie podlega

mechanizmowi dziedziczenia (w tym przypadku „przyjaciel mojego
przyjaciela nie jest moim przyjacielem” );

Z zasady umieszcza się funkcje zaprzyjaźnione na początku wszystkich
deklaracji w klasie;

Dopuszcza się stosowanie słowa kluczowego friend do definiowania klas
zaprzyjaźnionych; w takim przypadku wszystkie funkcje składowe klasy
zaprzyjaźnionej mają dostęp do prywatnych składników drugiej klasy.

Funkcje zaprzyjaźnione

Programowanie obiektowe

Wskaźnik this

Podczas  wywoływania  funkcji  składowej  jest  do  niej  automatycznie
przekazywany  niejawny  wskaźnik  do  obiektu,  na  rzecz  którego  realizowane
jest wywołanie funkcji; wskaźnik ten nazywa się  this

Przykład

Program 4.8

Funkcja musi odszukać obiekt, aby wykonać operację na jego rzecz. Robi to
tak, Ŝe korzysta z ukrytego wskaźnika this, który jest inicjowany w
momencie pojawienia się operatora kropki po nazwie obiektu.

Ten wskaźnik pokazuje funkcji na którym egzemplarzu (konkrecie)

obiektów klasy ma wykonać swoje czynności.

Programowanie obiektowe

Referencje

Język C++ posiada dodatkową cechę związana ze wskaźnikami - referencję;

Zasadniczo referencja to niejawny wskaźnik;

MoŜna ja wykorzystywać na trzy sposoby:

jako parametr funkcji,

jako zwracaną wartość,

jako zmienną referencyjną.

Programowanie obiektowe

Referencje jako parametry

WaŜnym zastosowaniem referencji jest moŜliwość definiowania funkcji,
wykorzystujących mechanizm przekazywania parametrów przez referencję;

Przekazywanie przez referencję polega na przekazaniu do funkcji wskaźnika
do argumentu; moŜna to realizować na dwa sposoby:

jawne przekazanie wskaźnika do parametru;

posłuŜenie się się tzw. parametrem referencyjnym;

Programowanie obiektowe

Przekazywanie obiektów przez referencję

Przekazywanie obiektu jako argumentu funkcji polega na przekazaniu jego
kopii;

Po zakończeniu funkcji kopia jest niszczona i wywoływany jest destruktor
tej kopii;

Jeśli nie chcemy, aby destruktor był uaktywniany, moŜemy przekazać
obiekt do funkcji przez referencję;

Podczas przekazywania obiektu przez referencję kopia obiektu nie jest
tworzona (w konsekwencji nie ma jej niszczenia i nie jest wywoływany
destruktor obiektu);

Przykład

Program 4.11

Programowanie obiektowe

Zmienne referencyjne

Referencję moŜna zastosować jako samodzielna zmienną;

Zmienna referencyjna jest tworzona jako nowa nazwa dla istniejącej
zmiennej (przezwisko);

Podczas tworzenia zmiennej referencyjnej obowiązkowa jest jej inicjacja;

Przykład

Program 4.13

Programowanie obiektowe

PrzeciąŜanie operatorów

Z przeciąŜaniem funkcji ściśle związane jest zagadnienie przeciąŜania operatorów

W  języku  C++  moŜna  przeciąŜyć  większość  operatorów  tak,  aby  wykonywały
zadania  charakterystyczne  dla  danej  klasy,  np.  dla  klasy  stos operator  + moŜe  być
wykorzystany  do  dodawania  elementu  na  stos,  a  operator  – do  zdejmowania
elementu ze stosu

Po przeciąŜeniu odpowiednich operatorów moŜna posługiwać się obiektami w
wyraŜeniach tak samo jak zmiennymi typów wbudowanych

Operator moŜna przeciąŜyć tworząc funkcję operatora

Funkcja operatora definiuje, jakie operacje na obiektach wskazanej klasy ma
wykonywać operator

Do tworzenia funkcji operatora słuŜy słowo kluczowe operator

Funkcja operatora moŜe, ale nie musi, być składową klasy

Funkcje operatora nie będące składowymi klasy są najczęściej jej funkcjami
zaprzyjaźnionymi

Programowanie obiektowe

PrzeciąŜanie operatorów

Ogólna składnia funkcji operatora, będącej składową klasy:

zwracany_typ nazwa_klasy::operator # (lista_argumentów)

{

//operacje

}

Lista argumentów moŜe być pusta (w przypadku operatorów
jednoargumentowych)

Przykład

symbol operatora

Program 5.1

Programowanie obiektowe

PrzeciąŜanie operatorów

// PrzeciąŜenie operatora + dla klasy loc

loc loc::operator+(loc op2) {

loc temp;
temp.longitude = op2.longitude + longitude;
temp.latitude = op2.latitude + latitude;
return temp;

}
int main() {
loc ob1(10, 20), ob2( 20, 30);

ob1.show();

// wyświetla 10 20

ob2.show();

// wyświetla 20 30

ob1 = ob1 + ob2;

...

operand przekazywany przez wskaźnik this

operand przekazywany przez parametr op2

Programowanie obiektowe

Operatory przyrostowe - przypomnienie

Przykład

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {

int i, j;

i = 10;

j = i++;

/* wy

wietlenie warto

ci zmiennych i oraz j */

cout << "i=" << i;

cout << ", j=" << j;

getchar();

// Zatrzymanie okna konsoli

return 0;

}

Program 5.3

// Najpierw przypisanie, potem inkrementacja

Programowanie obiektowe

Przykład

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {

int i, j;

i = 10;

j = ++i;

/* Wy

wietlenie warto

ci zmiennych i oraz j */

cout << "i=" << i;

cout << ", j=" << j;

getchar();

// Zatrzymanie okna konsoli

return 0;

}

Program 5.4

Operatory przyrostowe - przypomnienie

// Najpierw inkrementacja, potem przypisanie

Programowanie obiektowe

Inkrementacja w formie przedrostkowej

typ operator++() {

// ciało operatora w formie przedrostkowej

}

Inkrementacja w formie przyrostkowej

typ operator++(int x) {

// ciało operatora w formie przyrostkowej

}

Dekrementacja w formie przedrostkowej

typ operator

−−−− −−−−

() {

// ciało operatora w formie przedrostkowej

}

Dekrementacja w formie przyrostkowej

typ operator

−−−− −−−−

(int x) {

// ciało operatora w formie przyrostkowej

}

Formy przedrostkowe i przyrostkowe przeciąŜonych operatorów

inkrementacji i dekrementacji

Program 5.2a

Programowanie obiektowe

PrzeciąŜanie operatorów za pomocą funkcji zaprzyjaźnionych

Operator moŜna przeciąŜyć takŜe posługując się funkcjami nie będącymi
składowymi klasy

W tym celu najczęściej stosuje się funkcje zaprzyjaźnione

Funkcje zaprzyjaźnione nie są składowymi klasy, nie jest więc do nich
przekazywany wskaźnik this

Dlatego do zaprzyjaźnionej funkcji operatora operandy przekazywane są w
sposób jawny

Oznacza  to,  Ŝe  funkcja  zaprzyjaźniona  słuŜąca  do  przeciąŜania  operatora
dwuargumentowego  ma  dwa  parametry,  a  funkcja  zaprzyjaźniona
przeciąŜająca  operator jednoargumentowego ma jeden parametr

Podczas przeciąŜania operatora dwuargumentowego za pomocą funkcji
zaprzyjaźnionej lewy operand przekazywany jest jako pierwszy, a prawy –
jako drugi

Przykład

Program 5.5

Programowanie obiektowe

Funkcje wirtualne

Polimorfizm jest obsługiwany przez język C++ zarówno na etapie
kompilacji (przeciąŜanie funkcji i operatorów), jak i na etapie wykonania
(dziedziczenie i funkcje wirtualne)

Funkcja wirtualna to metoda składowa zadeklarowana w klasie bazowej
a zdefiniowana w klasie pochodnej

Aby utworzyć funkcję wirtualną naleŜy jej deklaracje w klasie bazowej
poprzedzić słowem kluczowym virtual

Zasadę, pozwalającą funkcjom wirtualnym realizować polimorfizm
określamy w skrócie jako „jeden interfejs, wiele metod”

W klasie bazowej ma miejsce definicja intejfejsu, kaŜda definicja funkcji
wirtualnej w klasie pochodnej to implementacja funkcji specyficznych dla
danej klasy pochodnej

Programowanie obiektowe

Funkcje wirtualne

Funkcję wirtualną moŜna wywoływać w „normalny sposób”, tzn.
wykorzystując nazwę obiektu i operator kropki

Do wskazywania obiektów klas pochodnych moŜna wykorzystać wskaźnik
ich klasy bazowej

Wówczas kompilator C++ decyduje o wyborze wersji funkcji na podstawie
typu obiektu wskazywanego przez ten wskaźnik; wybór odbywa się na
etapie wykonania programu

Oznacza to, Ŝe wskazanie róŜnych obiektów spowoduje wskazanie róŜnych
wersji funkcji wirtualnej

Przykład

Program 6.1

Programowanie obiektowe

Funkcje wirtualne

Funkcje wirtualne są hierarchiczne

Funkcja zadeklarowana w klasie bazowej jako virtual moŜe być
przesłonięta (tj. przedefiniowana) w klasie pochodnej, ale nie musi być tak
zawsze

Jeśli w klasie pochodnej funkcja wirtualna nie zostanie przesłonięta, wtedy
obiekty tej klasy odwołujące się do takiej funkcji wirtualnej będą
wykorzystywały funkcję zdefiniowana w klasie bazowej

Przykład

Program 6.3

Programowanie obiektowe

Szablony

Szablony są jedną z najbardziej wyrafinowanych i najbardziej efektywnych
cech języka C++

Zostały dodane do specyfikacji języka zaledwie kilka lat temu

Dzięki szablonom moŜliwe jest tworzenie tzw. ogólnych definicji funkcji
i klas

W ogólnych funkcjach lub klasach typ danych, na których operuje funkcja
lub klasa jest określany jako parametr

W konsekwencji moŜna stworzyć funkcję lub klasę, przystosowaną do pracy
z kilkoma róŜnymi typami danych, bez konieczności jawnego
redefiniowania specyfikacji dla poszczególnych typów

Funkcja moŜe być zatem w pewnym stopniu inteligentna: moŜe
samodzielnie dobrać zarówno typ argumentów, jak typ wyniku samej
funkcji!

Programowanie obiektowe

Szablony funkcji

Funkcję ogólną (szablon funkcji) tworzymy posługując się słowem
kluczowym template

template <class Ttype > typ_zwracany nazwa_funkcji(lista parametrów)

{

// ciało funkcji

}

gdzie:

Ttype – symboliczna nazwa typu danych, wykorzystywanych przez
funkcję (podczas tworzenia konkretnej wersji funkcji kompilator
zamienia ten typ na rzeczywisty typ danych)
class - słowo kluczowe konieczne, aby powstał szablon;

Uwaga:

Jeśli parametrów szablonu jest więcej niŜ jeden, to po przecinku
powtarzamy dla słowo class i podajemy kolejną nazwę parametru;

Programowanie obiektowe

Funkcje ogólne są podobne do funkcji przeciąŜonych, ale podczas pracy
z nimi obowiązuje więcej ograniczeń

W odróŜnieniu od funkcji przeciąŜonej funkcja ogólna musi we wszystkich
wersjach wykonywać te same operacje (tyle, Ŝe na zmiennych róŜnych
typów)

Nazwa szablonu musi być zdefiniowana w zakresie globalnym, czyli na
zewnątrz wszystkich funkcji i klas.

Parametr szablonu musi wystąpić jako typ argumentu funkcji definiowanej
tym szablonem.

WNIOSEK: nie moŜna wprost zadać szablonem funkcji o typie innym niŜ
typ jej argumentów; jest to moŜliwe poprzez specjalne obejście ograniczeń
języka.

Parametrem szablonu funkcji moŜe być typ obiektu czyli nazwa klasy.

Definicja  szablonu  nie  powoduje  jeszcze  utworzenia  funkcji  szablonowej.
Zostanie  ona  utworzona  dopiero  po  wystąpieniu  w  kodzie  nazwy  tej
funkcji.  Utworzenie  odbędzie  się zgodnie  z  „recepturą” zapisaną w
szablonie.

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

Nazwa funkcji szablonowej nie powinna pokrywać się z innymi nazwami
zmiennych i funkcji globalnych.

Operacja zapisana w funkcji poddana jest takim samym regułom na
poprawność operacji jak we wszystkich innych funkcjach, czyli nie wykona
się na przykład operacja arytmetyczna na zmiennych znakowych.

Parametr szablonu – nazwany podczas deklarowania szablonu – nie musi
mieć tej samej nazwy podczas definiowania szablonu.

Dwa szablony o takiej samej nazwie mogą wystąpić w tym samym kodzie;
naleŜy tylko uwaŜać, aby jeden nie był szczególnym przypadkiem drugiego
(wówczas linker nie wiedziałby, z którego ma skorzystać)

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

Szablon jest deklarowany globalnie, ale stosowany lokalnie; dlatego nie
powinien uŜywać nazw zmiennych globalnych

UWAGA: szablony ciągle są nowością: w róŜnych środowiskach języka
C++, a szczególnie w zakresie pracy linkerów mogą występować problemy

W szablonie moŜemy stosować kwalifikatory inline, extern, static.
Pamiętajmy jednak, Ŝe słowo to odnosi się ostatecznie nie do szablonu ale
do funkcji, która wg tego szablonu zostanie zbudowana:

Przykład

template <class bb> inline bb wieksza (bb z1, bb z2)

{

return (z1>z2)? z1:z2;

}

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

Sortowanie przez zamianę (bąbelkowe)

Klucze

pocz

tkowe

i = 2

i = 3

i = 5

i = 4

K r o k i a l g o r y t m u

i = 6

i = 7

i = 8

Programowanie obiektowe

Szablony klas

Ogólna składnia szablonu klasy:

template <class Ttype > class nazwa_klasy

{

// ciało klasy

}

gdzie Ttype oznacza nazwę typu, który zostanie określony podczas tworzenia

obiektu (egzemplarza klasy)

MoŜna zdefiniować więcej niŜ jeden typ ogólny: wówczas kolejne typy są
oddzielane od siebie przecinkami;

Po utworzeniu klasy ogólnej moŜna stworzyć obiekt (egzemplarz klasy),
posługując się składnią:

nazwa_klasy <typ_rzeczywisty> nazwa_obiektu;

Programowanie obiektowe

Szablony klas

W szablonach klas moŜna definiować argumenty domyślne, związane z
typem ogólnym, np.

template <clas X=int> class MojaKlasa( ...

Dopuszcza się takŜe definiowanie wartości domyślnych dla argumentów nie
słuŜących do określania typu

Wartość domyślna jest wykorzystywana wtedy, gdy podczas tworzenia
obiektu (egzemplarza klasy) Ŝadna wartość nie zostanie wyspecyfikowana w
sposób jawny

Wartości domyślne dla argumentów nie słuŜących do określania typu
definiuje się w taki sam sposób, jak dla standardowych argumentów funkcji

Przykład

Program 6.12