Rozwi ˛ azanie: pole typu

(1)

- p. 1/14

Zaawansowane programowanie w C++ (PCP)

Wykład 3 - polimorfizm.

dr in˙z. Robert Nowak

(2)

» Powtórzenie

Polimorfizm

- p. 2/14

Powtórzenie

Powtórzenie:

klasy autonomiczne: konstruktor, konstruktor kopiuj ˛acy, operator przypisania, destruktor

tworzenie nowych typów: dziedziczenie i agregacja

dziedziczenie: nadpisywanie metod, problem przycinania, zasłanianie

(3)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Problem typu dla obiektów

» Rozwi ˛azanie: pole typu

» Funkcje wirtualne

» Polimorfizm

» Pó´zne wi ˛azanie

» Destruktor

» Polimorfizm

» Klasy abstrakcyjne

» Hierarchie klas

» Interfejsy

» Wła´sciwo´sci klasy bazowej

- p. 3/14

Polimorfizm

Zalety podej´scia obiektowego:

klasy autonomiczne

enkapsulacja (ochrona składowych)

konstrukcja i destrukcja

polimorfizm - brak odpowiednika w podej´sciu strukturalnym.

umo˙zliwia definiowanie ogólnych cech pokrewnych typów;

(4)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 4/14

Problem typu dla obiektów

Problem wołania wła´sciwych metod dla obiektu, gdy u˙zywa si ˛e wska´znika do obiektu klasy bazowej.

class Osoba { public:

void drukuj(ostream& os) const { os << ¨osoba¨; } };

class Pracownik : public Osoba { public:

void drukuj(ostream& os) const { os << ¨pracownik¨; } };

void drukujOsobe(const Osoba& f) { cout << f.drukuj();

}

Osoba o;

Pracownik p;

drukujOsobe(o);//wołana metoda Osoba::drukuj drukujOsobe(p);//wołana metoda Osoba::drukuj

(5)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 5/14

Rozwi ˛ azanie: pole typu

class Osoba { public:

enum Typ { OSOBA, PRACOWNIK, KLIENT };

const Typ typ_;//Pole pami˛eta typ obiektu Osoba() : typ_(OSOBA) {}

};

class Pracownik : public Osoba { public:

Pracownik() : typ_(PRACOWNIK) {}

};

void drukuj(const Osoba& o) { switch(o.typ)

...

}

Bardzo złe rozwi ˛azanie!

kompilator nie potrafi sprawdzi´c poprawno´sci

kod staje si ˛e nieczytelny i trudno modyfikowalny

(6)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 6/14

Funkcje wirtualne

Inne rozwi ˛azanie problemu pola typu, wspierane przez kompilator.

class Osoba {

virtual void drukuj(ostream& os) const { };

};

metoda jest wirtualna je˙zeli w klasie bazowej jest poprzedzona słowem virtual

metody s ˛a nadpisywane (zast ˛epowane) w klasie pochodnej

maj ˛a identyczn ˛a sygnatur ˛e

w klasie pochodnej metoda mo˙ze by´c (ale nie musi) poprzedzona słowem virtual

class Pracownik : public Osoba {

virtual void drukuj(ostream& os) const { os << ¨pracownik¨;

};

(7)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 7/14

Polimorfizm

kompilator wybiera najbardziej wła´sciw ˛a metod ˛e (w´sród nadpisywanych)

wyj ˛atek: jawne wskazanie funkcji, np.

Prostokat::drukuj()

nadpisywanie bardziej restrykcyjne ni˙z przedefiniowywanie Zastosowania:

mo˙zna pisa´c ogólne funkcje działaj ˛ace dla wszystkich pochodnych pewnej klasy bazowej;

elastyczny system typów: mo˙zna dodawa´c nowe typy bez modyfikacji ju˙z istniej ˛acego kodu;

Znajdowanie cech wspólnych dla typów nie jest prostym zadaniem.

Mechanizm funkcji wirtualnych w innych j ˛ezykach programowania i w C++.

(8)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 8/14

Pó´zne wi ˛ azanie

class A { public:

virtual void f(){};

virtual void g(){};

private:

//SkladoweA };

class B : public A { public:

virtual void f(){};

virtual void g(){};

private:

//SkladoweB

};

A a;

B b;

A* pa = b;

pa->f();

vtbl

składoweA

składoweB składoweA

&A::f

&B::f

&A::g

&B::g obiektA

obiektB

Pó´zne wi ˛azanie (narzuty)

pami ˛eciowe: jeden wska´znik w obiekcie (vtbl)

czasowe: jeden skok wi ˛ecej

(9)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 9/14

Destruktor

Je˙zeli klasa jest klas ˛a bazow ˛a, to powinna mie ´c wirtualny destruktor!

class Bazowa { };

class Pochodna : public Bazowa { };

Bazowa* ptr = new Pochodna();

delete ptr;//Bł ˛ad! Wywoła si˛e destruktor dla bazowa.

class Bazowa2 {

virtual ˜Bazowa2(){}

};

class Pochodna2 : public Bazowa2 { };

Bazowa2* ptr2 = new Pochodna2();

delete ptr2;//Wywoła si˛e destruktor dla Pochodna2

(10)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 10/14

Polimorfizm

funkcje wirtualne, pó´zne wi ˛azanie

kompilator wybiera najbardziej wła´sciw ˛a metod ˛e (w´sród nadpisywanych)

wyj ˛atek: jawne wskazanie funkcji, np.

Prostokat::drukuj() Zastosowania:

mo˙zna pisa´c ogólne funkcje działaj ˛ace dla wszystkich pochodnych pewnej klasy bazowej;

elastyczny system typów: mo˙zna dodawa´c nowe typy bez modyfikacji ju˙z istniej ˛acego kodu;

Znajdowanie cech wspólnych dla typów nie jest prostym zadaniem.

(11)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 11/14

Klasy abstrakcyjne

Klasy abstrakcyjne:

klasy, które maj ˛a sens jedynie jako interfejs (klasa bazowa)

nie mo˙zna dostarczy´c sensownej implementacji metod wirtualnych

nie powinny by´c tworzone obiekty takiej klasy

cz˛esto reprezentuje abstrakcyjne poj ˛ecie

Funkcje czysto wirtualne:

class Figura {

virtual void rysuj() = 0;

};

Je˙zeli klasa zawiera funcje czysto wirtualne to jest klas ˛a abstrakcyjn ˛a.

kompilator nie dopuszcza do tworzenia obiektów takich klas

wykrywany bł ˛ad obcinania ju˙z na etapie kompilacji!

(12)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 12/14

Hierarchie klas

class Figura { public:

virtual void rysuj() = 0;

virtual bool czyWypukla() = 0;

};

class Wielokat : public Figura { public:

virtual

bool czyWypukla(){ return true;}

protected:

std::vector<Point> wierz_;

};

class Prostokat : public Wielokat { public:

virtual void rysuj();//Implementacja };

Koło Wielokąt Złożona Figura

Trójkąt Prostokąt

(13)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 13/14

Interfejsy

Klasa abstrakcyjna:

nie musi dostarcza´c konstruktorów

stanowi interfejs dla swoich klas pochodnych, tzn. okre´slamy metody jakie te klasy musz ˛a implementowa´c

bardzo wygodne rozdzielenie interfejsu od implementacji Czysty interfejs:

klasa abstrakcyjna składaj ˛aca si ˛e głównie z funkcji czysto wirtualnych

nie przechowuje stanu

tylko okre´sla interfejs

(14)

» Powtórzenie

Polimorfizm

» Polimorfizm

» Destruktor

» Polimorfizm

» Hierarchie klas

» Interfejsy

- p. 14/14

Wła ´sciwo ´sci klasy bazowej

Klasa warto´s´c (klasa autonomiczna):

brak metod wirtualnych

konstruktor, konstruktor kopiuj ˛acy, operator przypisania, destruktor

najcz˛e´sciej obiekt automatyczny lub składowa klasy

przekazywany przez warto´s´c lub stał ˛a referencj ˛e Klasa bazowa dla hierarchii klas:

u˙zywa metod wirtualnych, powinna mie´c wirtualny destruktor

najlepiej gdy abstrakcyjna albo prywatny konstruktor kopiuj ˛acy i operator przypisania (zapobiega wycinaniu)

najcz˛e´sciej obiekt na stercie

przekazywana przez wska´znik lub referencj ˛e