Programowanie obiektowe

Prezentacja na temat: "Programowanie obiektowe"— Zapis prezentacji:

1 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Programowanie obiektowe Wykład 3 Dariusz Wardowski dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

2 Przydzielanie pamięci
Programowanie obiektowe Wykład 3 Przydzielanie pamięci Poniżej przedstawiono w C++ dwie klasy obrazujące sposób rezerwacji pamięci. class Osoba { private: char imie[30]; char nazwisko[30]; int wiek; public: Osoba(){} Osoba(char i[], char n[], int w); }; Osoba::Osoba(char i[], char n[], int w) strcpy(imie,i); strcpy(nazwisko,n); wiek = w; } class Osoba { private: char* imie; char* nazwisko; int wiek; public: Osoba(); Osoba(char* i, char* n, int w); ~Osoba(); }; Osoba::Osoba() {imie = new char[1]; imie[0]=‘\0’; nazwisko = new char[1]; nazwisko[0]=‘\0’; } Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; Osoba::~Osoba() delete [] imie; delete [] nazwisko; dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

3 Pamięć dynamiczna – new i delete
Programowanie obiektowe Wykład 3 Pamięć dynamiczna – new i delete Do zaalokowania pamięci w sposób dynamiczny używamy operatoa new. Zastosowanie tego operatora wiąże się jednak z podjęciem dodatkowych czynności takich jak rozbudowanie destruktora klasy oraz zsynchronizowanie rezerwacji pamięci w konstruktorach z jej zwolnieniem w destruktorze za pomocą operatora delete. Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) { imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; } Osoba::~Osoba() { delete [] imie; delete [] nazwisko; } W przypadku dynamicznego przydzielania pamięci konieczne jest również utworzenie odpowiednich metod, które będą obsługiwały inicjalizację i przypisanie. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

4 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Pole statyczne klasy Statyczna składowa klasy ma specjalną właściwość polegająca na tym, że program tworzy tylko jedną jej kopię, niezależnie od tego, ile obiektów danej klasy zostanie utworzonych. Innymi słowy pole statyczne klasy jest współdzielone przez wszystkie obiekty klasy. class Osoba { private: static int ileOsob; char* imie; char* nazwisko; int wiek; public: Osoba(); Osoba(char* i, char* n, int w); ~Osoba(); }; int Osoba::ileOsob = 0; Osoba::Osoba() { imie = new char[1]; imie[0]=‘\0’; nazwisko = new char[1]; nazwisko[0]=‘\0’; ileOsob++; } Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; Osoba::~Osoba() ileOsob--; delete [] imie; delete [] nazwisko; Pole statyczne inicjalizowane jest niezależnie poza deklaracją klasy i poza konstruktorami. Możliwe jest natomiast zainicjalizowanie stałego pola statycznego w deklaracji klasy. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

5 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Pole statyczne klasy Statyczna składowa klasy ma specjalną właściwość polegająca na tym, że program tworzy tylko jedną jej kopię, niezależnie od tego, ile obiektów danej klasy zostanie utworzonych. Innymi słowy pole statyczne klasy jest współdzielone przez wszystkie obiekty klasy. class Osoba { private: static int ileOsob; char* imie; char* nazwisko; int wiek; public: Osoba(); Osoba(char* i, char* n, int w); ~Osoba(); }; int Osoba::ileOsob = 0; Osoba::Osoba() { imie = new char[1]; imie[1]=‘\0’; nazwisko = new char[1]; nazwisko[1]=‘0’; ileOsob++; } Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; Osoba::~Osoba() ileOsob--; delete [] imie; delete [] nazwisko; Pole statyczne inicjalizowane jest niezależnie poza deklaracją klasy i poza konstruktorami. Możliwe jest natomiast zainicjalizowanie stałego pola statycznego w deklaracji klasy. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

6 Programowanie obiektowe
Wykład 3 char * Pola składowe imie oraz nazwisko w konstruktorze klasy Osoba są wskaźnikami, a zatem konstruktor musi zaalokować pamięć odpowiednią dla danego łańcucha znaków przekazanego jako argument do konstruktora. strlen(char*) Funkcja zwraca długość łańcucha (nie uwzględnia końcowego znaku null) strcpy(cel, źródło) Funkcja kopiująca łańcuch znaków. Należy pamiętać, że instrukcja: nazwisko = n spowoduje tylko skopiowanie adresu. Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) { imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; ileOsob++; } Przy czym wskaźnik do łańcucha można przekazać do konstruktora podczas inicjalizacji obiektu: Osoba o(„Jan”,”Kowalski”,37); dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

7 NazwaKlasy(const NazwaKlasy &);
Programowanie obiektowe Wykład 3 Konstruktor kopiujący Podczas inicjalizacji jednego obiektu drugim, kompilator automatycznie generuje konstruktor zwany konstruktorem kopiującym. Zadaniem tego konstruktora jest kopiowanie obiektu istniejącego do obiektu nowo tworzonego. Konstruktor ten jest używany podczas inicjalizacji, a nie podczas przypisania. Osoba o1(„Jan”, „Dzik”, 47); Osoba o2 = o1; //działa konstruktor kopiujący Osoba o3; o3 = o1; // nie jest używany konstruktor kopiujący Prototyp konstruktora kopiującego: NazwaKlasy(const NazwaKlasy &); dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

8 Kiedy działa konstruktor kopiujący?
Programowanie obiektowe Wykład 3 Kiedy działa konstruktor kopiujący? Konstruktor kopiujący zostaje wywołany wówczas, gdy nowo tworzony obiekt jest inicjalizowany istniejącym obiektem tej samej klasy. Osoba o1(„Jan”, „Dzik”, 47); Osoba o2 = o1; Kompilator używa konstruktora kopiującego, gdy program generuje kopię obiektu (np. w sytuacji, gdy obiekt przekazywany jest do funkcji przez wartość). void f(Osoba o); //funkcja, do której przekazywany jest obiekt przez wartość. Osoba o1(„Alicja”, „Lis”, 32); f(o1); Niektóre kompilatory używają konstruktora kopiującego, gdy funkcja zwraca obiekt. Osoba g() { return Osoba(„Jan”,”Kowalski”,23); } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

9 Co robi konstruktor kopiujący?
Programowanie obiektowe Wykład 3 Co robi konstruktor kopiujący? Domyślny konstruktor kopiujący wykonuje tzw. kopiowanie płytkie, tzn. kopiuje tylko do nowotworzonego obiektu wartość każdej niestatycznej składowej kopiowanego obiektu. (Statyczne składowe nie są kopiowane, gdyż należą one do całej klasy, a nie pojedynczych obiektów). a x = 2 y = 4 z = true b i = 0 Obiekt b jest kopią obiektu a. Zmienna statyczna i nie jest kopiowana. class A { private: static int i; int x; double y; bool z; public: A(int _x, double _y, bool _z) x = _x; y = _y; z = _z; } }; int A::i = 0; int main() { A a(2,4,true); A b = a; //domyślny konstruktor kopiujący return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

10 Przykład użycia jawnego konstruktora kopiującego
Programowanie obiektowe Wykład 3 Przykład użycia jawnego konstruktora kopiującego Jeśli klasa zawiera pole statyczne, którego wartość jest zmieniana przez konstruktor (np. zliczanie utworzonych obiektów), wówczas należy zdefiniować w sposób jawny konstruktor kopiujący, który będzie aktualizował pole statyczne. class A { private: static int i; int x; double y; bool z; public: A(int _x, double _y, bool _z) x = _x; y = _y; z = _z; i++; } ~A(){i--;} A(const A & a) //konstruktor //kopiujący x = a.x; y = a.y; z = a.z; }; int A::i = 0; int main() { A a(2,4,true); A b = a; //działą jawny konstruktor kopiujący return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

11 Obiekt b2 jest kopią obiektu b1.
Programowanie obiektowe Wykład 3 Domyślny konstruktor kopiujący a łańcuchy znaków class B { private: char* tekst; int x; public: B(char* t, int _x) tekst = new char[strlen(t)+1]; strcpy(tekst,t); x = _x; } ~B() delete [] tekst; }; int main() { B b1(„Ala ma kota”,10); B b2 = b1; return 0; } b1 tekst = 0xbf858054 x = 10 Ala ma kota Obiekt b2 jest kopią obiektu b1. Adres 0xbf858054 b2 Jeżeli pole składowe klasy jest wskaźnikiem do łańcucha znaków, wówczas domyślny konstruktor kopiujący kopiuje jedynie adresy, a nie cały łańcuch znaków. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

12 Domyślny konstruktor kopiujący a łańcuchy znaków c.d.
Programowanie obiektowe Wykład 3 Domyślny konstruktor kopiujący a łańcuchy znaków c.d. class B { private: char* tekst; int x; public: B(char* t, int _x) tekst = new char[strlen(t)+1]; strcpy(tekst,t); x = _x; } ~B() delete [] tekst; wypisz() cout << tekst << „ „ << x << endl; }; void f(B b) // obiekt przekazywany przez wartość b.wypisz(); int main() { B b1(„Ala ma kota”,10); f(b1); b1.wypisz(); return 0; } Działanie programu: Ala ma kota 10 10 (ewentualnie wystąpi błąd) dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

13 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Rozwiązanie problemu Jeśli klasa posiada składowe, które są wskaźnikami inicjalizowanymi za pomocą operatora new, wówczas należy napisać jawny konstruktor kopiujący, który skopiuje całe dane wskazywane przez wskaźniki. Jest to tzw. głębokie kopiowanie. class B { private: char* tekst; int x; public: B(char* t, int _x) tekst = new char[strlen(t)+1]; strcpy(tekst,t); x = _x; } B(const B & a) x = a.x; tekst = new char[strlen(a.tekst)+1]; strcpy(tekst,a.tekst); ~B() delete [] tekst; }; dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

14 Argument formalny (parametr)
Programowanie obiektowe Wykład 3 Rozwiązanie problemu c.d. void f(B b) { b.wypisz(); } int main() B b1(„Ala ma kota”,10); f(b1); b1.wypisz(); return 0; b1 tekst = 0xbf858054 x = 10 Ala ma kota Adres 0xbf858054 b tekst = 0xbf858098 Argument rzeczywisty Argument formalny (parametr) Adres 0xbf858098 dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

15 NazwaKlasy & NazwaKlasy::operator=(const NazwaKlasy &);
Programowanie obiektowe Wykład 3 Problemy z operatorem = Analogiczne problemy, które pojawiają się podczas kopiowania obiektu, mogą się pojawić podczas przypisania jednego obiektu drugim. Operacja przypisania wykonywana jest poprzez operator przypisania (=), który podobnie jak konstruktor kopiujący może być przeciążony przez programistę. Prototyp operatora przypisania: NazwaKlasy & NazwaKlasy::operator=(const NazwaKlasy &); Operator = używany jest wówczas, gdy do utworzonego obiektu przypisujemy drugi, jak w przykładzie poniżej: Osoba o1(„Jan”, „Kowalski”, 45); Obiekt o2 = o1; //działa konstruktor kopiujący Osoba o3; o3 = o1; //działa operator przypisania Inicjalizacja obiektu obiektem istniejącym zawsze powoduje wywołanie konstruktora kopiującego, ponadto w niektórych kompilatorach użycie operatora = powoduje wywołanie funkcji operator=. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

16 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Działanie operatora = Operator przypisania w postaci niejawnej (nieprzeciążonej przez użytkownika) podobnie jak domyślny konstruktor kopiujący kopiuje pola składowe obiektu (poza statycznymi). Jest to również tzw. płytkie kopiowanie, czego konsekwencją będzie wskazywanie tego samego łańcucha znaków poprzez wskaźnik w oryginalnym obiekcie jak i jego kopii. class Osoba { private: char* imie; char* nazwisko; int wiek; public: Osoba() {}; Osoba(char* i, char* n, int w); ~Osoba(); }; Osoba::Osoba(char* i, char* n, int w) imie = new char[strlen(i)+1]; strcpy(imie,i); nazwisko = new char[strlen(n)+1]; strcpy(nazwisko,n); wiek = w; ileOsob++; } Osoba::~Osoba() { ileOsob--; delete [] imie; delete [] nazwisko; } int main() { Osoba janek(„Jan”, „Kowalski”, 43); Osoba jan; jan = janek; return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

17 Działanie domyślnego operatora =
Programowanie obiektowe Wykład 3 Działanie domyślnego operatora = Po wywołaniu destruktora obiektu janek jan imie = 0xbf234354 nazwisko = 0xbf234390 wiek = 43 janek imie = 0xbf234354 nazwisko = 0xbf234390 wiek = 43 Jan Adres 0xbf234354 jan Kowalski Adres 0xbf234390 dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

18 Przeciążanie operatora =
Programowanie obiektowe Wykład 3 Przeciążanie operatora = Aby uniknąć problemów związanych z operatorem przypisania, należy jawnie zdefiniować funkcję przeciążającą operator =, która wykona tzw. głęboką kopię. Mechanizm działania przeciążonego operatora = jest podobny do konstruktora kopiującego, przy czym należy pamiętać o następujących istotnych uwagach: Obiekt do którego będzie przypisywany drugi może odnosić się do danych, które zostały zaalokowane operatorem new, zatem operator = powinien zwolnić pamięć. W związku z punktem powyższym, nowa funkcja = nie powinna pozwolić na przypisanie do obiektu jego samego. Przeciążony operator = powinien zwracać referencję do obiektu, dzięki czemu możliwe będzie łączenie operatorów =. dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

19 Przeciążony operator =
Programowanie obiektowe Wykład 3 Przeciążony operator = Osoba & Osoba::operator=(const Osoba & o) //uwaga 3 (funkcja zwraca referencję) { if (this == &o) return *this; //uwaga 2 (brak możliwości przypisania obiektu do samego siebie) delete [] imie; delete [] nazwisko; //uwaga 1 (zwolnienie niepotrzebnej pamięci) imie = new char[strlen(o.imie)+1]; strcpy(imie, o.imie); nazwisko = new char[strlen(o.nazwisko)+1]; strcpy(nazwisko, o.nazwisko); return *this; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

20 Programowanie obiektowe
Wykład 3 Metoda statyczna class C { private: static int licz; int y; public: C(int _y); ~C(); static int ile(); }; int C::ile = 0; C::C(int _y) y = _y; licz++; } C::~C() licz--; int C::ile() return licz; Słowo kluczowe static występuje tylko w deklaracji, nie w definicji. Metoda statyczna nie może być wywołana przez obiekt (C++). Do metody statycznej odwołujemy się poprzez nazwę klasy i operator zasięgu :: Metoda statyczna może korzystać wyłącznie z pól statycznych klasy. int main() { C c(2); C c(10); cout << „Ilość utworzonych obiektów: ” << C::ile(); return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

21  Dziękuję za uwagę Programowanie obiektowe Wykład 3
dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ .