Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Листинг 10.2






 

#include < iostream.h>

class Subtraction

{

public:

int funct_Sub(int a, int b);

};

class Sum: public Subtraction

{

public:

int funct_Sum(int a, int b);

};

int Subtraction:: funct_Sub(int a, int b)

{

return a - b;

}

int Sum:: funct_Sum(int a, int b)

{

return a + b;

}

main()

{

Sum s;

int a = 5;

int b = 3;

cout < < " Raznost " < < s.funct_Sub(a, b) < < endl;

cout < < " Summa " < < s.funct_Sum(a, b) < < endl;

return 0;

}

Полиморфизм. Полиморфизм - это свойство, которое позволяет одно и тоже имя использовать для решения нескольких технически разных задач.

В общем смысле, концепцией полиморфизма является идея " один интерфейс, множество методов". Это означает, что можно создать общий интерфейс для группы близких по смыслу действий.

Преимуществом полиморфизма является то, что он помогает снижать сложность программ, разрешая использование одного интерфейса для единого класса действий. Выбор конкретного действия, в зависимости от ситуации, возлагается на компилятор.

Применительно к ООП, целью полиморфизма является использование одного имени для задания общих для класса действий. На практике это означает способность объектов выбирать внутреннюю процедуру (метод) исходя из типа данных, принятых в сообщении.

Компилятор при наличии нескольких функций последовательно проверяет шаблоны функций с одним и тем же именем пока не найдет подходящий.

Одна из разновидностей полиморфизма в языке C++ - перегрузка функций. Программирование с классами предоставля­ет еще две возможности: перегрузку операций и использование так называемых виртуальных методов. Перегрузка операций позволяет применять для собствен­ных классов те же операции, которые используются для встроенных типов C++. Виртуальные методы обеспечивают возможность выбрать на этапе выполнения нужный метод среди одноименных методов базового и производного классов.

Операторы объектно-ориентированного программирования, связанные с применением классов:

1. Оператор доступа (.)

Синтаксис:

 

переменная типа класс.член класса;

 

Доступ по этому оператору извне возможен только к октрытому классу public. Под “извне” понимается внешняя функция для класса

2. Оператор видимости (::)

Назначение оператора – определить к какому классу относиться конкретная функция.

Синтаксис:

 

Тип имя_класса:: имя_функции (список параметров с указанием типа)

{

тело функции

}

 

Оператор видимости трансформирует имя_функции в имя_класса + имя_функции.

3. Операция стрелка ® доступа к членам класса

Используется, если объект объявлен как указатель на класс.

 

y *obj;

obj input (); эквивалентно ® (*obj). input ();

Синтаксис оператора “стрелка”:

 

адрес_объекта ® член_класса;

 

при объявлении объекта: имя_класса*имя_объекта.

4. Указатель this

Используется только в функциях членах класса. Указатель возвращает объект (адрес объекта), для которого функция применяется.

Конструкторы. Допустим, имеется объект класса Clock. При объявлении этого объекта, он автоматически инициализуется. Это означает, что при создании нового объекта класса Clock переменной timestarted присваивается текущее системное время. Кто (или вернее что) это делает?

Для этого нужно определить специальную функцию, которая будет специально вызываться при создании каждого объекта. В языке С++ это можно сделать при помощи специальной функции, которая называется конструктором (constructor).

Конструктор похож на любую другую функцию-член, за исключением следующего:

1. Имя конструктора совпадает с именем класса. Например, конструктором класса Clock является функция Clock().

2. При создании нового объекта конструктор вызывается автоматически. Например, если создать два объекта mine и yours класса Clock, то конструктор Clock() будет вызван дважды- один раз при создании объекта mine и другой при создании объекта yours.

3. Конструктор нельзя вызвать из программы напрямую. Например, нельзя написать инструкцию mine.Clock(); Конструктор вызывается только однажды – при создании объекта.

4. У конструктора нет возвращаемого типа. Возможно существование нескольких конструкторов с разными списками аргументов.

Простейшие правила проектирования класса:

1) Переменные класса находятся в разделе privat.

2) Для каждой переменной класса в классе должна быть функция установки.

3) Функции установки обычно являются открытыми.

4) Для каждой закрытой переменной класса в классе должна быть функция доступа.

5) Функция доступа (обычно) расположена в открытой части класса.

Встроенными функциями (in line) называются функции класса, описанные внутри класса, то есть тело функции находится внутри класса. Встроенными могут быть функции, которые не содержат сложных операций if, вложенных в цепи.

Простейший класс:

 

Class my:

{

public

int x, y;

publiс:

inline int funk 1(void)

{

retun(x+y);

}

int funk 2(void)

{

retun(x*y);

}

void set x(int var)

{

x = var;

}

void set y(int var)

{

y = var;

}

int ret x(void)

{

return x;

}

int ret y(void)

{

return y;

}

}

 

Функция узнается компилятором по двойным фигурным скобкам. Это объясняет их необходимость.

Описание конструктора составляет альтернативу использованию нескольких функций (перегруженных), который по заданному double создает complex.

Например:

 

class complex

{

//...

complex(double r)

{

re = r;

im = 0;

}

};

 

Конструктор, требующий только один параметр, необязательно вызывать явно:

 

complex z1 = complex(23);

complex z2 = 23;

 

И z1, и z2 будут инициализированы вызовом complex(23).

Конструктор - это предписание, как создавать значение данного типа. Когда требуется значение типа, и когда такое значение может быть создано конструктором, тогда, если такое значение дается для присваивания, вызывается конструктор. Например, класс complex можно было бы описать так:

 

class complex

{

double re, im;

public:

complex(double r, double i = 0)

{

re = r;

im = i;

}

friend complex operator+(complex, complex);

friend complex operator*(complex, complex);

};

 

и действия, в которые будут входить переменные complex и целые константы, стали бы допустимы. Целая константа будет интерпретироваться как complex с нулевой мнимой частью. Например, a = b*2 означает:

a = operator*(b, complex(double(2), double(0)))

Определенное пользователем преобразование типа применяется неявно только тогда, когда оно является единственным.

Объект, сконструированный с помощью явного или неявного вызова конструктора, является автоматическим и будет уничтожен при первой возможности, обычно сразу же после оператора, в котором он был создан.

Операции Преобразования. Использование конструктора для задания преобразования типа является удобным, но имеет следствия, которые могут оказаться нежелательными:

1. Не может быть неявного преобразования из определенного пользователем типа в основной тип (поскольку основные типы не являются классами);

2. Невозможно задать преобразование из нового типа в старый, не изменяя описание старого;

3. Невозможно иметь конструктор с одним параметром, не имея при этом преобразования.

Последнее не является серьезной проблемой, а с первыми двумя можно справиться, определив для исходного типа операцию преобразования. Функция член X:: operator T(), где T - имя типа, определяет преобразование из X в T.

Например, можно определить тип tiny (крошечный), который может иметь значение только в диапазоне 0...63, но все равно может свободно сочетаться в целыми в арифметических операциях:

 

class tiny

{

char v;

int assign(int i)

{

return v = (i& ~63)? (error(" ошибка диапазона"), 0): i;

}

public:

tiny(int i)

{

assign(i);

}

tiny(tiny& i)

{

v = t.v;

}

int operator=(tiny& i)

{

return v = t.v;

}

int operator=(int i)

{

return assign(i);

}

operator int()

{

return v;

}

}

 

Диапазон значения проверяется всегда, когда tiny инициализируется int, и всегда, когда ему присваивается int. Одно tiny может присваиваться другому без проверки диапазона. Чтобы разрешить выполнять над переменными tiny обычные целые операции, определяется tiny:: operator int(), неявное преобразование из int в tiny. Всегда, когда в том месте, где требуется int, появляется tiny, используется соответствующее ему int. Например:

 

void main()

{

tiny c1 = 2;

tiny c2 = 62;

tiny c3 = c2 - c1; // c3 = 60

tiny c4 = c3; // нет проверки диапазона (необязательна)

int i = c1 + c2; // i = 64

c1 = c2 + 2 * c1; // ошибка диапазона: c1 = 0 (а не 66)

c2 = c1 -i; // ошибка диапазона: c2 = 0

c3 = c2; // нет проверки диапазона (необязательна)

}

 

Тип вектор из tiny может оказаться более полезным, поскольку он экономит пространство. Чтобы сделать этот тип более удобным в обращении, можно использовать операцию индексирования.

Другое применение определяемых операций преобразования - это типы, которые предоставляют нестандартные представления чисел (арифметика по основанию 100, арифметика с фиксированной точкой, двоично-десятичное представление и т.п.). При этом обычно переопределяются такие операции, как + и *.

Функции преобразования оказываются особенно полезными для работы со структурами данных, когда чтение (реализованное посредством операции преобразования) тривиально, в то время как присваивание и инициализация заметно более сложны.

Типы istream и ostream опираются на функцию преобразования, чтобы сделать возможными такие операторы, как while (cin> > x) cout< > x выше возвращает istream&. Это значение неявно преобразуется к значению, которое указывает состояние cin, а уже это значение может проверяться оператором while. Однако определять преобразование из оного типа в другой так, что при этом теряется информация, обычно не стоит.

Неоднозначности. Присваивание объекту (или инициализация объекта) класса X является допустимым, если или присваиваемое значение является X, или существует единственное преобразование присваиваемого значения в тип X.

В некоторых случаях значение нужного типа может сконструироваться с помощью нескольких применений конструкторов или операций преобразования. Это должно делаться явно; допустим только один уровень неявных преобразований, определенных пользователем. Иногда значение нужного типа может быть сконструировано более чем одним способом. Такие случаи являются недопустимыми. Например:

 

class x

{

/*... */ x(int); x(char*);

};

class y

{

/*... */ y(int);

};

class z

{

/*... */ z(x);

};

overload f;

x f(x);

y f(y);

z g(z);

f(1); // недопустимо: неоднозначность f(x(1)) или f(y(1))

f(x(1));

f(y(1));

g(" asdf"); // недопустимо: g(z(x(" asdf"))) не пробуется

g(z(" asdf"));

 

Определенные пользователем преобразования рассматриваются только в том случае, если без них вызов разрешить нельзя. Например:

 

class x

{

/*... */ x(int);

}

overload h(double), h(x);

h(1);

 

Вызов мог бы быть проинтерпретирован или как h(double(1)), или как h(x(1)), и был бы недопустим по правилу единственности. Но первая интерпретация использует только стандартное преобразование. Правила преобразования не являются ни самыми простыми для реализации и документации, ни наиболее общими из тех, которые можно было бы разработать. Возьмем требование единственности преобразования. Более общий подход разрешил бы компилятору применять любое преобразование, которое он сможет найти; таким образом, не нужно было бы рассматривать все возможные преобразования перед тем, как объявить выражение допустимым. К сожалению, это означало бы, что смысл программы зависит от того, какое преобразование было найдено. В результате смысл программы неким образом зависел бы от порядка описания преобразования.

Поскольку они часто находятся в разных исходных файлах (написанных разными людьми), смысл программы будет зависеть от порядка компоновки этих частей вместе. Есть другой вариант - запретить все неявные преобразования. Нет ничего проще, но такое правило приведет либо к неэлегантным пользовательским интерфейсам, либо к бурному росту перегруженных функций, как это было в предыдущем разделе с complex.

Самый общий подход учитывал бы всю имеющуюся информацию о типах и рассматривал бы все возможные преобразования. Например, если использовать предыдущее описание, то можно было бы обработать aa=f(1), так как тип aa определяет единственность толкования. Если aa является x, то единственное, дающее в результате x, который требуется присваиванием, - это f(x(1)), а если aa - это y, то вместо этого будет использоваться f(y(1)). Самый общий подход справился бы и с g(" asdf"), поскольку единственной интерпретацией этого может быть g(z(x(" asdf"))). Сложность этого подхода в том, что он требует расширенного анализа всего выражения для того, чтобы определить интерпретацию каждой операции и вызова функции. Это приведет к замедлению компиляции, а также к вызывающим удивление интерпретациям и сообщениям об ошибках, если компилятор рассмотрит преобразования, определенные в библиотеках и т.п.

Константы. Константы классового типа определить невозможно в том смысле, в каком 1.2 и 12e3 являются константой типа double. Вместо них, однако, часто можно использовать константы основных типов, если их реализация обеспечивается с помощью функций членов. Общий аппарат для этого дают конструкторы, получающие один параметр. Когда конструкторы просты и подставляются inline, имеет смысл рассмотреть в качестве константы вызов конструктора. Если, например, в есть описание класса comlpex, то выражение zz1*3+zz2*comlpex(1, 2) даст два вызова функций, а не пять. К двум вызовам

функций приведут две операции *, а операция + и конструктор, к которому обращаются для создания comlpex(3) и comlpex(1, 2), будут расширены inline.

Большие Объекты. При каждом применении для comlpex бинарных операций, описанных выше, в функцию, которая реализует операцию, как параметр передается копия каждого операнда. Расходы на копирование каждого double заметны, но с ними вполне можно примириться. К сожалению, не все классы имеют небольшое и удобное представление. Чтобы избежать ненужного копирования, можно описать функции таким образом, чтобы они получали ссылочные параметры. Например:

 

class matrix

{

double m[4][4];

public:

matrix();

friend matrix operator+(matrix&, matrix&);

friend matrix operator*(matrix&, matrix&);

};

 

Ссылки позволяют использовать выражения, содержащие обычные арифметические операции над большими объектами, без ненужного копирования. Указатели применять нельзя, потому что невозможно для применения к указателю смысл операции переопределить невозможно. Операцию плюс можно определить так:

 

matrix operator+(matrix&, matrix&);

{

matrix sum;

for (int i=0; i< 4; i++)

for (int j=0; j< 4; j++)

sum.m[i][j] = arg1.m[i][j] + arg2.m[i][j];

return sum;

}

 

Эта operator+() обращается к операндам + через ссылки, но возвращает значение объекта. Возврат ссылки может оказаться более эффективным:

 

class matrix

{

//...

friend matrix& operator+(matrix&, matrix&);

friend matrix& operator*(matrix&, matrix&);

};

 

Это является допустимым, но приводит к сложности с выделением памяти. Поскольку ссылка на результат будет передаваться из функции как ссылка на возвращаемое значение, оно не может быть автоматической переменной. Поскольку часто операция используется в выражении больше одного раза, результат не может быть и статической переменной. Как правило, его размещают в свободной памяти. Часто копирование возвращаемого значения оказывается дешевле (по времени выполнения, объему кода и объему данных) и проще программируется.

Присваивание и Инициализация. Рассмотрим очень простой класс строк string:

 

struct string

{

char* p;

int size; // размер вектора, на который указывает p

string(int sz)

{

p = new char[size=sz];

}

~string()

{

delete p;

}

};

 

Строка - это структура данных, состоящая из вектора символов и длины этого вектора. Вектор создается конструктором и уничтожается деструктором.

Однако это может привести к неприятностям. Например:

 

void f()

{

string s1(10);

string s2(20);

s1 = s2;

}

 

будет размещать два вектора символов, а присваивание s1 = s2 будет портить указатель на один из них и дублировать другой. На выходе из f() для s1 и s2 будет вызываться деструктор и уничтожать один и тот же вектор с непредсказуемо разрушительными последствиями. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы соответствующим образом определить присваивание объектов типа string:

 

struct string

{

char* p;

int size; // размер вектора, на который указывает p

string(int sz)

{

p = new char[size = sz];

}

~string()

{

delete p;

}

void operator = (string&)

};

void string:: operator = (string& a)

{

if (this == & a) return; // остерегаться s =s;

delete p;

p = new char[size=a.size];

strcpy(p, a.p);

}

 

Это определение string гарантирует, и что предыдущий пример будет работать как предполагалось. Однако небольшое изменение f() приведет к появлению той же проблемы в новом облике:

 

void f()

{

string s1(10);

s2 = s1;

}

 

Теперь создается только одна строка, а уничтожается две. К неинициализированному объекту определенная пользователем операция присваивания не применяется. Беглый взгляд на string:: operator = () объясняет, почему было неразумно так делать: указатель p будет содержать неопределенное и совершенно случайное значение. Часто операция присваивания полагается на то, что ее аргументы инициализированы. Для такой инициализации, как здесь, это не так по определению. Следовательно, нужно определить похожую, но другую, функцию, чтобы обрабатывать инициализацию:

 

struct string

{

char* p;

int size; // размер вектора, на который указывает p

string(int sz)

{

p = new char[size = sz];

}

~string()

{

delete p;

}

void operator = (string&)

string(string&);

};

void string:: string(string& a)

{

P = new char[size = a.size];

strcpy(p, a.p);

}

 

Для типа X инициализацию тем же типом X обрабатывает конструктор X(X&).

Присваивание и инициализация – разные действия. Это особенно существенно при описании деструктора. Если класс X имеет конструктор, выполняющий нетривиальную работу вроде освобождения памяти, то скорее всего потребуется полный комплект функций, чтобы полностью избежать побитового копирования объектов:

 

class X

{

//...

X(something); // конструктор: создает объект

X(& X); // конструктор: копирует в инициализации

operator=(X&); // присваивание: чистит и копирует

~X(); // деструктор: чистит

}

 

Есть еще два случая, когда объект копируется: как параметр функции и как возвращаемое значение. Когда передается параметр, инициализируется неинициализированная до этого переменная - формальный параметр. Семантика идентична семантике инициализации. То же самое происходит при возврате из функции, хотя это менее очевидно. В обоих случаях будет применен X(X&), если он определен:

 

string g(string arg)

{

return arg;

}

main()

{

string s = " asdf";

s = g(s);

}

 

Ясно, что после вызова g() значение s обязано быть " asdf". Копирование значения s в параметр arg сложности не представляет: для этого надо взывать string(string&). Для взятия копии этого значения из g() требуется еще один вызов string(string&); на этот раз инициализируемой является временная переменная, которая затем присваивается s. Такие переменные, естественно, уничтожаются как положено с помощью string:: ~string() при первой возможности.

Индексирование. Чтобы задать смысл индексов для объектов класса используется функция operator[]. Второй параметр (индекс) функции operator[] может быть любого типа. Это позволяет определять ассоциативные массивы и т.п.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.