Programowanie obiektowe III rok EiT

1
Programowanie obiektoweIII rok EiT

• dr inz. Jerzy Kotowski
• Wyklad VIII

2
Program wykladu

• Zródla podejscia obiektowego
• Podstawy metody PRINCE -PRojects In Controlled
  Environment
• Podstawy metody LFA -Logical Framework Approach,
  skladanie wniosków o grant
• Jezyk C - gadzety jezyka, polimorfizm, klasy,
  dziedziczenie
• Gadzety jezyka C c.d., klasy
• Przyklad problemu
• Podstawy jezyka JAVA
• Klasówka

3
Literatura

• C for C programmers, Ira Pohl, The
  Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.
• Symfonia C, Jerzy Grebosz, Oficyna Kallimach,
  Kraków 1999

4
Operatory new i delete Visual Studio test0.sln

• new - operator jednoargumentowy. Bardziej
  uzyteczny od malloc i calloc. Operator sluzy do
  sterowania pamiecia o nazwie free store.
• Do niszczenia obiektów zalozonych przy pomocy
  operatora new sluzy operator delete. Przy pomocy
  operatora delete mozna zniszczyc wylacznie obiekt
  zalozony przy pomocy operatora new.
• Oznacza to w szczególnosci, ze twór zalozony przy
  pomocy funkcji malloc musi byc niszczony przy
  pomocy funkcji free.
• Skladnia operatora newnew type-namenew
  type-name initializer
• W kazdym z powyzszych przypadków operator new
  rezerwuje odpowiednia ilosc pamieci i zwraca
  adres typu void do zarezerwowanego obszaru.
• Skladnia operatora deletedelete
  expressiondelete expression
• Operator delete nic nie zwraca, w takim
  znaczeniu, ze zwraca void.
• Przyklad dynamiczna alokacja tablicy
  dwuwymiarowej.
• Program tablica1.cpp

5
Fragment programu
void main(void) // Dynamiczna alokacja tablicy
dwuwymiarowej int data int sz1,sz2 cout
ltlt "\nEnter two sizes " cin gtgt sz1 gtgt sz2 //
Oddzielamy Enterem lub dowolna liczba
spacji datanew int sz1// alokacja tablicy
wskazników do liczb int for(int
i0iltsz1i) datainew intsz2 cout ltlt
"\nEnter " ltlt sz1 ltlt " by " ltlt sz2 ltlt "
ints\n" int j // Kompilator nie pozwolil na
deklaracje w wewnetrznej petli for(i0iltsz1i)
for(j0jltsz2j) cin gtgt dataij cout
ltlt "\nResult\n\n" for(i0iltsz1cout ltlt
"\n",i) for(j0jltsz2j) cout ltlt
dataij ltlt "\t" getch()
6
Ciekawe punkty programu tablica1.cpp

• Przy wprowadzaniu grupy danych za pomoca
  operatora cin kolejne pozycje oddzielamy dowolna
  liczba spacji lub klawiszem Enter.
• Adres data ustawiamy na wartosc zwracana przez
  operator new datanew int sz1 - rozmiar
  zajetego obszaru jest zatem zalezny od modelu
  pamieci i jest równy sz1 rozmiar_jednego
  wskaznika.
• Operator new mozna oczywiscie wykorzystywac w
  skladni int i i new int
• Wszystkie elementy tablicy data (czyli wskazniki)
  ustawiamy na wskazania do obszarów, w których
  zapamietywane beda kolejne wiersze tablicy
  datainew intsz2
• Wykorzystanie jak przy klasycznej tablicy cin
  gtgt dataijcout ltlt dataijdata123
• Operator przecinkowy for(i0iltsz1cout ltlt
  "\n",i)

7
Unie anonimowe ..\..\Visual Studio
Projects\test0\test0.sln

• Unia anonimowa to taka, która jest deklarowana
  bez etykiety (tag name).
• C pozwala na bezposredni dostep do skladowych
  takiej unii. W zwiazku z tym nazwy pól powinny
  róznic sie od nazw innych zmiennych znajdujacych
  sie w tym samym horyzoncie zdarzen (obszarze
  waznosci nazwy).
• Program unia anonimowa.cpp

static union int i char c8 double
w //kompilator domagal sie typu static void
main(void) w3.14 cout ltlt " i " ltlt i ltlt
endl i49 cout ltlt "c0 " ltlt c0 ltlt
endl i cout ltlt "c0 " ltlt c0 ltlt
endl getch()
8
Klasy - wprowadzenie

• W jezyku C struktura moze miec funkcje skladowe
  metody skladowe member functions. Struktura
  moze miec równiez pola opisane jako private.
  Konsekewncja jest koncepcja klasy - class, która
  jest struktura z domniemana widzialnoscia
  private.
• Modyfikatory widzialnosci (dostepu)publicprivat
  eprotected
• Private parts sa ukryte przed client code.
• Podejscie projektowe oparte na idei OOP sprowadza
  sie do projektowania odpowiednich ADT (Abstract
  Data Type).
• Dobrze zaprojektowany ADT oddaje nie tylko
  kluczowe wlasnosci modelowanego procesu ale moze
  byc czesto z powodzeniem stosowany w innym kodzie
  zródlowym.
• Struktura (klasa) ma komponenty o nazwie members.
  
• Etykieta struktury jest typem (nazwa typu
  obiektowego).
• Structure member operator daje dostep do
  poszczególnych skladników struktury. Skladnia
  structure_variable.member_name
• member_name musi byc unikalne w obrebie danej
  struktury. Nazwy pól róznych struktur moga byc
  identyczne.

9
Zakres waznosci nazwy obiektu a jego czas zycia

• Czas zycia obiektu to okres od momentu gdy
  zostanie mu przydzielone miejsce w pamieci
  (definicja, C) do momentu, gdy to miejsce
  zostaje zwolnione.
• Zakres waznosci nazwy obiektu to ta czesc
  programu, w której ta nazwa znana jest
  kompilatorowi.
• Przyklad void Ala(void) static float x
  
• Zakresy waznosci
• Lokalny swiadomie ograniczamy go do kilku
  linijek programu (blok, wnetrze definicji
  funkcji).
• Blok funkcji zakres waznosci ograniczony do
  bloku funkcji ma etykieta.
• Obszar pliku jezeli program sklada sie z kilku
  plików i w jednym z nich, na zewnatrz
  jakiegokolwiek bloku (takze bloku funkcji)
  zadeklarujemy jakas nazwe, to mówimy wówczas, ze
  taka nazwa jest globalna. Ma ona zakres waznosci
  pliku i jest znana od miejsca, gdzie znalazla sie
  deklaracja do konca pliku. Nazwa globalna nie
  jest automatycznie znana w innych plikach.
• Obszar klasy nazwa uzyta do zadeklarowania
  jakiejs skladowej klasy jest znana przez
  wszystkie inne skladowe tej klasy.

10
Stack - stos

• Idea przykladu przeksztalcamy definicje stosu z
  postaci strukturalnej na postac obiektowa.
• Stos jest jedna z bardziej uzytecznych struktur
  danych.
• Stos jest struktura, która pozwala na skladowanie
  i kasowanie tylko jednego elementu znajdujacego
  sie na szczycie stosu.
• System obslugi stosu nosi nazwe LIFO.
• Typowe operacje, które mozna dokonywac na stosie
  to push, pop, top, empty oraz full
• Operator push sklada wartosc na stosie
• Operator pop pobiera wartosc ze stosu
• Operator top zwraca wartosc znajdujaca sie na
  szczycie stosu
• Operator empty sprawdza czy stos jest pusty
• Operator full sprawdza, czy stos jest pelny.
• Stos jest typowym ADT.
• W postaci strukturalnej stos jest organizowany na
  obszarze pamieci o sztywnym rozmiarze. Szczyt
  stosu wskazuje skladnik (member) o nazwie top.
  Poszczególne operacje dokonywane na stosie sa w
  programie zródlowym zdefiniowane jako funkcje,
  których jednym z argumentów jest wskaznik do
  obiektu typu stack.

11
Stos - wersja strukturalna

• Struktura stack ma dwa pola typu public. Pole s
  ma rozmiar max_len deklarowany jako const int.
• Na poczatku programu jest równiez deklarowany
  nowy typ Boolean przy pomocy slowa kluczowego
  enum. Stala False jest inicjalizowana na 0 a
  stala True na 1.
• Funkcja reset jest wykorzystywana do
  inicjalizacji. Ustawia wskaznik stosu na 0.
  Argumentem funkcji jest adres do struktury typu
  stack.
• Funkcja push ma dwa argumenty co oraz gdzie.
  Zaklada sie, ze stos nie jest pelny. Wpierw
  zwiekszamy wskaznik stosu. Nastepnie podstawiamy
  pod ten adres pierwszy argument funkcji.
• W funkcji pop jest zmniejszenie wskaznika stosu
  po pobraniu wartosci.

const int max_len1000 enum Boolean
False,True struct stack char
smax_len int top void reset(stack
stk) stk-gttop0 void push(char c,stack
stk) stk-gttop stk-gtsstk-gttopc c
har pop(stack stk) return(stk-gtsstk-gttop--
)
12
Stos - wersja strukturalna, c.d.
char top(stack stk) return(stk-gtsstk-gttop
) Boolean empty(stack stk)
return((Boolean)(stk-gttop0)) //dodano
rzutowanie na typ Boolean Boolean full(stack
stk) return((Boolean)(stk-gttopmax_len-1))
// dodano rzutowanie na typ Boolean

• W funkcji top nie ma zmniejszenia wskaznika stosu
  po pobraniu wartosci.
• Funkcje empty oraz full zwracaja wartosc typu
  Boolean. Arrgumentami sa adresy do obiektu typu
  stack.

13
Stos - client code ..\..\Visual Studio
Projects\test0\test0.sln
void main(void) stack s static char
str40"Elektronika i Telekomunikacja" int
i0 cout ltlt str ltlt endl reset(s) while((str
i)(!full(s))) push(stri,s) while(!em
pty(s)) cout ltlt pop(s) cout ltlt
endl getch()

• W segmencie main tekst str jest zrzucany na stos
  s a nastepnie sciagany ze stosu i drukowany na
  ekranie. Drukowanie w odwrotnej kolejnosci.
• Obie petle wykorzystuja konstrukcje while.
• Wszystkie funkcje do obslugi stosu wywolywane w
  segmencie main jako jeden ze swoich argumentów
  adres do stosu s
• Program stos strukturalny.cpp.

14
Stos wersja obiektowa, opis

• W wersji obiektowej funkcje do obslugi stosu
  staja sie funkcjami skladowymi klasy.
• Member functions sa traktowane jako skladowe
  struktury (klasy).
• Dostep do nich jest identyczny jak do wszystkich
  innych skladowych.
• Do dotychczasowych funkcji do obslugi stosu
  zostanie dodanych kilka nowych.
• Przy okazji zostanie zaprezentowany i
  wykorzystany mechanizm przeciazania funkcji.
• Pewne funkcje beda definiowane jako inline,
  definicje innych znajda sie poza klasa a w samej
  definicji klasy znajda sie wylacznie ich
  deklaracje prototypowe.

15
Stos - wersja obiektowa
const int max_len1000 enum Boolean
False,True class stack char
smax_len int top public void
reset() top 0 // definition void
push(char c) // function prototype char
pop() return (stop--) char pop(int
n) // overloading, prototype char top_of()
return (stop) Boolean empty() return
((Boolean)(top 0)) Boolean empty(int
n) // overloading, prototype Boolean full()
return ((Boolean)(top max_len - 1 ))

• Member functions maja bezposredni dostep przez
  member_name do wszystkich skladowych swojej klasy
  - nawet do skladowych ukrytych.
• Funkcja skladowa top zmienila nazwe na top_of aby
  nie bylo konfliktu nazw (pole top).
• Nazwy pop i top sa przeciazone.

16
Stos - wersja obiektowa, funkcje skladowe
void stackpush(char c) top stop
c // definicja skladowej poza klasa char
stackpop(int n) while(n--gt1) top-- return
(stop--) Boolean stackempty(int n)
return ((Boolean)(top-n1 lt 0)) // True,
jezeli jest mniej niz n elementów

• Pelna nazwa funkcji definiowanej poza klasa ma
  postacnazwa_klasynazwa_funkcji
• void stackpush(char c) - definicja skladowej
  poza klasa
• Przeciazona funkcja pop(int n) zwraca n-ty
  element ze stosu.
• Przeciazona funkcja empty(int n) zwraca True,
  jezeli na stosie jest mniej niz n elementów

17
Stos - client code ..\..\Visual Studio
Projects\test0\test0.sln
void main(void) stack s char str50
"Instytut Informatyki, Automatyki i
Robotyki" int i 0 cout ltlt str ltlt
endl s.reset() while (stri) if
(!s.full()) s.push(stri) while(!s.empty(2
)) // print the rewerse cout ltlt s.pop(2) //
drukujemy od konca co drugi element cout ltlt
endl getch()

• W segmencie main tekst str jest zrzucany na stos
  s a nastepnie sciagany ze stosu i drukowany na
  ekranie. Drukujemy co drugi element w odwrotnej
  kolejnosci.
• Funkcje skladowe sa czytelniejsze - nie maja
  argumentów.
• Program stos obiektowy.cpp