Programowanie obiektowe

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

Programowanie obiektowe Wykład 3 Przydzielanie pamięci Poniżej przedstawiono w C++ dwie klasy obrazujące sposób rezerwacji pamięci. 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[1]=‘\0’; nazwisko = new char[1]; nazwisko[1]=‘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; } 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; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

Programowanie obiektowe Wykład 3 Pamięć dynamiczna – new i delete Do zaalokowania pamięci w sposób dynamiczny używamy operatoanew. 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

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: staticintileOsob; char* imie; char* nazwisko; int wiek; public: Osoba(); Osoba(char* i, char* n, int w); ~Osoba(); }; intOsoba::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; ileOsob++; } 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

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

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(constNazwaKlasy &); dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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 funkcjazwraca obiekt. Osoba g() { return Osoba(„Jan”,”Kowalski”,23); } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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). Zmienna statyczna i nie jest kopiowana. i = 0 class A { private: staticint 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; a x = 2 y = 4 z = true b x = 2 y = 4 z = true Obiekt b jest kopią obiektu a. intmain() { A a(2,4,true); A b = a; //domyślny konstruktor kopiujący return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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: staticint 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 { i++; x = a.x; y = a.y; z = a.z; } }; int A::i = 0; intmain() { A a(2,4,true); A b = a; //działą jawny konstruktor kopiujący return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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; } }; intmain() { B b1(„Ala ma kota”,10); B b2 = b1; return 0; } Adres 0xbf858054 Ala ma kota b1 tekst = 0xbf858054 x = 10 b2 tekst = 0xbf858054 x = 10 Obiekt b2 jest kopią obiektu b1. 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

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(); } intmain() { 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

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(constB& 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

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

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=(constNazwaKlasy &); 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

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; } intmain() { Osoba janek(„Jan”, „Kowalski”, 43); Osoba jan; jan = janek; return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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

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

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

Programowanie obiektowe Wykład 3 Metoda statyczna class C { private: staticint licz; int y; public: C(int _y); ~C(); staticint 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. intmain() { C c(2); C c(10); cout << „Ilość utworzonych obiektów: ” << C::ile(); return 0; } dr Dariusz Wardowski, Katedra Analizy Nieliniowej, WMiI UŁ

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

Programowanie obiektowe