Conceptos Básicos. I. López

Transcripción

1 Conceptos Básicos I. López

2 Correspondencia de terminología UML y C++ UML C++ Clase Clase (declaración en.h) Atributos Miembros de datos (declaración en.h) Operaciones Miembros de función (declaración en.h) Método Definición de la función (imprementación en.cpp) Mensajes de salida Invocación a funciones Excepciones Detección de errores y funciones de tratamiento de errores Superclase y subclase Clase base y clase derivada Clases interactivas (visibilidad) #include Objeto Objeto (variable de una clase) Solo lectura const Clase abstracta Clase virtual

3 Conceptos básicos de C++ Clases, tipos Objetos y colecciones Funciones y operaciones Estructura y uso de los archivos de cabecera (includes)

4 Clase Declaración de la clase: Class Fecha { Public: Fecha (int mes, int dia, int año); Void visualizar ( ); Fecha ( ); Private: int dia, mes, año; } Definición de la función Void Fecha :: Visualizar ( ) { } Creación de un objeto mifecha = Fecha (2, 4, 2000); Visualización del objeto myfecha.visualizar (); // constructor // función para visualizar la fecha // dectructor // miembros de datos privados

5 Pasos para crear una clase Modelar graficamente la clase con un diagrama de clases Modelar textualmente la clase con la especificación textual Crear la estructura de la clase (esqueleto) Definir los atributos como miembros de datos en la sección privada de la clase Definir las operaciones como funciones miembro en la sección pública de la clase Definir las excepciones como funciones miembro en la sección privada de la clase Implantar todas las funciones con sus mensajes de salida (invocación a funciones) Definir la clase base y derivadas para herencia Completar la definición de la clase y las directivas #include Declarar un objeto de la clase Desarrollar un programa de pruebas que envíe mensajes al objeto de la clase

6 Clases y tipos Crear un nuevo tipo en C Crear un nuevo tipo en C++ Declaración (especificación) de la Clase Implantación de la Clase Uso de la Clase Miembros de una Clase Miembros de datos (atributos) Miembros de funciones Visibilidad de los miembros Públicos, Privados, Protegidos Funciones y datos miembros constantes Funciones miembro estáticas Funciones miembro amigas

7 Objetos y colecciones Instancias u objetos de una clase El puntero implícito this Colecciones

8 Variables y objetos Una variable es una instancia de un tipo clásico. Ej.: int ix; Un objeto es una instancia de una clase. Un objeto se puede crear/destruir: Con los constructores/destructores de la clase Con los operadores new/delete

9 Inicialización Las variables se inicializan en las declaraciones: Ej.: int ix = 5; char chnombre [ = {"pepe"}; Los objetos se inicializan al crearlos con los constructores de la clase: Ej.: Persona pepe (Lopez, Jose, 24);

10 Acceso a miembros de clases Nombre del objeto: Acceso por. Ej.: spepe.edad; pepe.visualizad(); Puntero al objeto: Acceso por -> Ej.: ptrpepe->edad; ptrpepe->visualizad();

11 El puntero this Es un puntero especial que es accesible a las funciones miembro. El puntero this apunta al objeto para el cual la función miembro ha sido invocada. No hay puntero this para las funciones estáticas. Una función miembro puede usar el puntero this para comprobar si un objeto pasado como parámetro es el mismo que el que invoca la función miembro.

12 Función: Paso de parámetros Por valor: Declaración: void f1 (Estructipox xvar); Invocación : f1 (xvar1); Acceso: con.; xvar1. comp1 Semantica: se copia la variable en el stack y de alli la obtiene la funcion. Si se modifica en la función no se refleja el cambio en el origen. Uso: con tipos básicos. No eficiente con tipos complejos. Por puntero: Declaración: void f1 (const Estructipox *xvar); Invocación: f1 (&xvar1); Acceso: con ->; xvar1-> comp1 Semántica: La funcion obtiene la direccion de la variable. Si se modifica en la función se refleja el cambio en el origen. El puntero permanece cosntante. Uso: con tipos complejos (estructuras, arrays,...) y parametro modificable. Por referencia:( significado de &: Referencia si hay un tipo delante de &; direccion de variable en otro caso) Declaración: void f1 (const Estructipox &xvar); Invocación: f1 (xvar); Acceso: con.; xvar1. comp1 Semántica: se copia la variable en el stack y de alli la obtiene la funcion. La funcion recibe un alias a la copia de la variable. Si se modifica en la función no se refleja el cambio en el origen. Simplicidad por el acceso con punto. Uso: con tipos complejos y parametros no modificables.

13 Función: Vuelta de valores Por valor Por puntero Por referencia Declaración: int & f1 () {return ivar;} Invocación: i = f1 (); f1() = i; Vuelta del parámetro implícito this con funciones no estáticas miembro de clases.

14 Funciones y operaciones Constructor y destructor Constructor Destructor Acceso a los miembros de datos (Poner y obtener el valor de atributos) Set, Get visualización, impresión y salvado funciones especificas de colecciones Iteradores Búsquedas Otras funciones del usuario

15 Operaciones (funciones) con objetos de clases Asignación (obj1 = obj2) Igualdad (objeto1 == objeto2) Relacionales (<, < =<, >=) Gestión de memoria (new, delete) Indices [ ] Referencia & Indirección * Archivos

16 Conceptos avanzados Características de clases I Funciones amigas (Friends) Miembros constantes Miembros estáticos Herencia Clase base y clase derivada Funciones virtuales Clase abstracta Polimorfismo Reescritura (redefinición) de los componentes de una clase

17 Funciones y clases amigas (friends) Función amiga: función de una clase que accede (lee y/o escribe) a los atributos privados de otra clase. Clase amiga: clase cuyas funciones acceden a los datos privados de otra clase. En la clase que permite el acceso a sus datos privados hay que poner el calificativo friend seguido de la función o clase de la clase que quiere acceder. La clase que pide la amistad se comporta como si sus atributos fueran los propios y los de la clase que ofrece la amistad. La declaración de una función friend se puede hacer en la parte pública o privada de una clase. Friend es una relación unidireccional

18 Ejenplos de friend Class MiClase { Friend class TuClase; Private: Int intsecreto; }; Class TuClase { Public: void cambio (TuClase yc) }; Void YourClass:: cambio (TuClase yc) { yc.intsecreto++; }

19 Objetos y Funciones miembro Constantes (solo lectura) La declaración const se puede aplicar a: Variables: const int mes = 12; Objetos : Ej.: const Fecha (7, 12, 2000); //objeto solo lectura Función: int getmes ( ) const; // función solo lectura Una función solo lectura: No modifica el objeto, es decir, no puede modificar ninguno de los atributos del objeto No puede invocar ninguna función miembro que no sea de solo lectura, ya que de lo contrario esta otra podría modificar el objeto. El token const hay que usarlo tanto en declaración como en la definición de la función: Ej.: inline int Fecha :: getmes ( ) const {..} Si se declaran todas las funciones de una clese como constantes, el compilador da un error. Siempre que sea posible declarar funciones de solo lectura. Esto obliga a los usuarios de la clase a declarar objetos constantes.

20 Objetos miembros: Composición de clases Una clase puede contener objetos como miembros de datos. Class persona { Public: Private: Char nombre [30]; Fecha fechanacimiento; // objeto miembro } En la declaracióndel miembro objeto, no se especifican parámetros Composición de clases: Es la utilización de otras clases como componente para definir una nueva clase. No confundir la composición de clases con la colección de objetos.

21 Funciones y datos miembros estáticas (I) Cuando un miembro de datos se declara static, solo se crea una copia para todas las instancias de la clase. Ej.: static int mes; Un miembro de datos static equivale a una variable global que van a usar todas las instancias de la clase. Para referirse a un miembro de datos stático conviene poner el prefijo de la clase seguido del operador de resolución del ámbito ::, para indicar que el valor se modifica para la clase y no para un objeto individual de esta Ej.: Fecha::mes = 12; La inicialización se pone en el módulo que contiene la definición de los miembros de función de la clase y no en el archivo de cabecera.h que contiene la declaración de la clase, ya que este se puede incluir más de una vez en el programa.

22 Funciones y datos miembros estáticas (II) Las funciones que acceden a miembros de datos estáticos de una clase, se tienen que declarar estáticas. Ej.: static void setmes (int mimes) { } Mes = mimes; Las funciones estáticas no tienen el puntero this, y en consecuencia: no pueden acceder a ninguno de los miembros de datos que no sean estáticos. no pueden invocar a funciones que no sean estáticas. Los miembros estáticos son útiles para: implantar recursos comunes que todos los objetos necesitan, para mantener información de estado de los objetos ( Ojo no el estado de un objeto!). Ej.: almacenar el número de objetos de la clase que se han creado.

23 Funciones virtuales (I) Una función virtual es una función miembro de una clase que se redefinirá en sus clases derivadas. Cuando se invoca una función virtual a través de un puntero a la clase base, el compilador invoca a su correspondiente función derivada. Una función virtual se declara anteponiendo el token virtual delante de la declaración de la función miembro de la clase base. Este token no es necesario en la declaración de las funciones virtuales en las clases derivadas. Ej.: Class Figura Class Circulo { { Public: Public: Virtual void dibujar ( ): void dibujar ( ); } { La función virtual requiere definición Declarar el destructor de una clase base como virtual para evitar problemas

24 Funciones virtuales (II): Función virtual pura y clase abstracta Función virtual pura : función virtual que no requiere definición. Se especifica escribiendo un igual a cero después del prototipo de la función miembro. Ej.: virtual int dibujar ( ) const = 0; La función se tiene que redefinir en cada una de sus clases derivadas No se puede declarar ninguna instancia de la clase en la cual se ha declarado una función virtual pura. Clase abstracta: la que no tiene instancias, es decir, la que define funciones virtuales puras.

25 Polimorfismo Es la posibilidad de invocar funciones de un objeto sin especificar su tipo exacto. Ej.: mifigura.dibujar ( ); invoca dibujar objeto sin conocer si es un rectángulo o un circulo En C hay que poner una sentencia switch para invocar a dibujarrectangulo o al circulo: Switch (tipofigura) { Case RECTANGULO: dibujarrectangulo ( ); Break; Case CIRCULO: dibujarcirculo ( ): Break; }

26 Formas de Polimorfismo Polimorfismo simple: Por herencia sinple Polimorfismo múltiple: Por herencia múltiple Polimorfismo con asignación estática (static binding o erly binding)): La asociación de un objeto con sus operaciones se hace en tiempo de compilación. Polimorfismo con asignación dinámica (dynamic binding o late bingding)): La asociación de un objeto con sus operaciones se hace en tiempo de ejecución.

27 Enlace (bindig) dinámico La asociación de un objeto con sus operaciones se hace en tiempo de ejecución. Permite modificar el comportamiento de un código compilado. Se puede hacer un módulo nuevo que maneje nuevos tipos sin necesidad de modificar el codigo fuente y recompilarlo. Permite que un programador extienda una librería de clases aunque no tenga el código fuente, sino solo los archivos.h,.obj o.lib. El enlace diámico se implanta en C++ a través del uso de una tabla de funciones virtuales o v-table o tabla de punteros a funciones que el compilador construye para cada clase que usa funciones virtuales. La v-table de una clase contiene un puntero para cada función virtual en la clase. El enlace dinamico no es costoso en tiempo de ejecución.

28 Sobrecarga (overloading) de funciones y operadores Es el uso de los símbolos de los operadores básicos del lenguaje, para ser utilizados con las clases del usuario. Ej.: Operación con tipos básicos: int a, b, c; a = c + b; Operación con tipos del usuario:vector v1, v2, v3; v1= v2 + v3; La sobrecarga de operadores es una alternativa más elegante a la escritura funcional de la operación: Vector sumarvercores (Vector v2, Vector v1) Los operadores escribir << y leer >> estan sobrecargados.

29 Sobrecarga de operadores Como función miembro: Class Vector { Public: Vector operator + ( cost Vector &vector2) const; } Vector Vector::operator+ (const Vector &vector2) const Las funciones miembro requieren solo un parámetro. El primer operando es el objeto para el cual se invoca y el segundo operador es el parámetro Como función aniga Friend Vector operator + (const Vector &vector1, Vector &vector2); Las funciones amigas requieren dos parámetros

30 Operadores reescribibres +`, -,*, /, %, v, &,,!,, =, <, >, <=, >= ++, --, <<, >>, ==,!=, &&, +=, -=, *=, /=, %=, v=, &=, = <<=, >>=, [ ], ( ), ->, ->*, new, delete

31 Limitaciones de la sobrecarga No se puede usar para: No se puede extender el lenguaje inventando nuevos operadores No se puede cambiar la aridad (número de operandos) No se puede cambiar la precedencia de un operador No se puede cambiar la asociatividad de la operación No se puede cambiar la forma en la que trabaja un operador con los tipos básicos Sobrecargar operadores cuando el significado del operador sea claro y no ambiguo

32 Herencia Clase base (superclase) : Clase genérica de la cual se derivan otras clases más particulares o clases derivadas. Clase derivada (subclase) : Clase obtenida de una clase base heredando todos los miembros (de datos y funciones) de su clase base y enriqueciéndolos con nuevos miembros propios de la clase derivada.

33 Herencia simple y herencia múltiple Herencia simple: la clase derivada solo hereda los miembros de una única clase base. Herencia múltiple: la clase derivada hereda miembros de varias clases base. H. simple H. múltiple Clases base Clases derivadas

34 Notación Class <clase derivada> : class < clase base1> : class <clase base2> : clas... Class Persona //clase base Persona Class Deportistista { { Public: Int getedad (); getdeporte();...,,, Private: Private: Char nombre [30]; char deporte [20]; Int edad; } } // Clase derivada simplealumno //Clase derivada múltiple Class alumno : class Persona Class AlumnoDeportista : class persona: class Deportista { { Public: Private: Curso curso1; }; };

35 Miembros protegidos Son como los miembros privados, excepto que solo son accesibles por los miembros de función de las clases derivadas. Class Base { Public: Protected: int secreto; Private: int misecreto; }; Class Derivada : class Base { Public: void funcion (); }; Void Derivada :: funcion () { secreto = 1: // Se puede acceder a un miembro protegido topsecreto = 1; // Error: no se puede acceder a un miembro privado }

36 Miembros protegidos: implicaciones Usar miembros protegidos con mesura. Si la parte protegida de una clase base se reescribe, todas las clases derivadas que usen los miembros protegidos también deben ser reescritas.

37 Colecciones Una colección es un conjunto de objetos Funciones específicas de las colecciones: Iteradores : recorren los objetos para visualizarlos, imprimirlos, etc. Búsquedas: buscan un objeto dada una condición

38 Implantación de Colecciones Colecciones usando clases amigas Colecciones usando punteros a la clase base Clase base definida por el usuario Clase base CobList tomada de la librería de clases de Microsoft.

39 Colecciones usando clases amigas Escribir una clase iterador que sea amiga de la clase conjunto. Clase ListaCursos { Fiend class IteradorCursos; // para que la clase iterador puede acceder al atributo privado, lista de cursos Public: ListaCursos (); Int añadircurso (...); Curso buscarcurso (...); Private: Curso Lista [ 10]; // lista de cursos int primerovacio = 0; };

40 Clase Iterador Class IteradorCursos { Public: IteradorCursos (ListaCursos &milista); // constructor Curso *getprimercurso ( ); Curso *getultinocurso ( ); Curso *getanteriorcurso ( ); Curso *getsiguientecurso ( ); Private: const ListaCursos *ptrcurso; // puntero a lista de cursos (objeto clase ListaCursos) int indiceactual; };

41 Colecciones usando herencia de una clase colección de la librería de clases Clase ListaPersonas : public CObjList { Public: ListaPersonas ( ); };

42 CObjList Es una clase cuya instancia es una lista de punteros a objetos de tipo Cobject Class CObjList { Public: Xx getnext (int posicion); Xx getlast (int posicion);... Private: };