Clases, Objetos y Métodos (I)

Transcripción

1 Clases, Objetos y Métodos (I) Pablo San Segundo (C-206) pablo.sansegundo@upm.es

2 Índice Introducción al concepto de clase Elementos de una clase Implementación: declaración y definición Permisos y encapsulamiento Constructores y destructores Constructor copia Inicialización de objetos miembro Creación dinámica de objetos Calificativo const para objetos Calificativo static para objetos Calificativo friend para objetos

3 Introducción al concepto de clase (1/2) Tipo de usuario para números complejos en C //C-style complex number type struct complex_t{ double i; double j; ; double modulo(complex_t c){ return(sqrt(c.i*c.i + c.j*c.j)); ; ////////////////////////// void main(){ struct complex_t micomplejo={5.0, 5.0; printf("modulo: %f\n", modulo(micomplejo)); En C++ se encapsulan los datos con las funciones que operan sobre dichos datos en una clase Cada instancia (variable) de tipo clase se denomina objeto

4 Introducción al concepto de clase (2/2) Tipo (de clase) definido por el usuario #include "complex.h" #include <iostream> using namespace std; void main(){ Complex micomplejo(5.0, 5.0); cout<<"el modulo es:"<<micomplejo.modulo()<<endl;

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6 Elementos de una clase Identificador: el nombre de la clase Semejante al nombre del tipo de struct en C Un conjunto de datos miembro Un conjunto de funciones miembro Operan sobre los datos de la clase Un conjunto de permisos Niveles de acceso a los datos y funciones miembro de la clase Restringe el acceso al usuario/cliente de la clase Declaración y definición datos restringidos

7 Índice Introducción al concepto de clase Elementos de una clase Implementación: declaración y definición Permisos y encapsulamiento Constructores y destructores Constructor copia

8 Implementación en C++ de una clase (1/4) Declaración: Se define el esqueleto de la clase Prototipos de funciones miembro Datos miembro Lugar : <fichero de cabecera (.h)> Definición: Contiene el código que compone las funciones miembro Lugar (por defecto): <fichero fuente (.cpp)> DECLARACION (complex.h) class Complex{ public: double i; double j; double modulo(); ; acceso a datos miembro diferentes dentro y fuera de la clase DEFINICIÓN (complex.cpp) #include <math.h> #include "complex.h" double Complex::modulo(){ return sqrt(i*i+j*j); USUARIO/CLIENTE DE LA CLASE (.cpp) #include "complex.h" void main(){ Complex micomplejo; //objeto nuevo micomplejo.i=5.0; micomplejo.j=7.0; cout<<micomplejo.modulo()<<endl;

9 Declaración de clase (2/4) class <NOMBRE_DE_LA_CLASE> { [<permiso de acceso>:] <Lista de datos/funciones miembro> [<permiso de acceso>:] <Lista de datos/funciones miembro> // [Lista de objetos]; DECLARACION (.h) class Complex{ private: double i; double j; public: void set(double i, double j); double modulo(); mic1, mic2; DECLARACION (.h) class Complex{ public: double i; double j; double modulo(); mic1, mic2;

10 Definición de función miembro (3/4) Función miembro en fichero fuente <tipo retorno> <ID_CLASE>::<ID_METODO>(<argumentos>) { [código del método] DEFINICIÓN (.cpp) #include "complex.h" double Complex::modulo(){ return sqrt(i*i+j*j); DEFINICIÓN (.cpp) #include "complex.h" void Complex::set(double i1, double j1){ i=i1; j=j1;

11 Resumen (4/4) Caso general Declaración de clase en un archivo cabecera (.h) Definición de métodos en un archivo fuente (.cpp) Casos particulares La declaración y definición de una clase pueden ir en un mismo archivo fuente, pero entonces complica su reutilización Se puede definir una función miembro como inline en el fichero cabecera DEFINICIÓN (complex.cpp) DECLARACION (complex.h) class Complex{ public: double i; double j; double modulo(); ; #include "complex.h" double Complex::modulo(){ return sqrt(i*i+j*j); DEFINICIÓN INLINE (complex.h) class Complex{ public: double modulo(){ return sqrt(i*i+j*j); ; CLIENTE (main.cpp) #include "complex.h" void main(){ Complex micomplejo; micomplejo.i = 8.0; //

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13 Acceso a miembros Variable objeto Accede a sus miembros mediante. Puntero a objeto Accede a sus miembros mediante -> CLIENTE (main.cpp) #include "complex.h" void main(){ Complex micomplejo; double m = micomplejo.modulo(); Complex* pc = & micomplejo; m = pc->modulo(); CUESTIÓN Acceso a los miembros desde una referencia a un objeto?

14 Permisos y encapsulamiento (1/3) private: miembros solo accesibles desde la propia clase (def. funciones miembro) Es el permiso por defecto Excepción: declaración de amistad (se verá más adelante) public: miembros accesibles desde la propia clase y el exterior (cliente) POO: niveles de acceso permiten encapsular el código Los objetos se comportan autónomamente Se pueden definir funcionalidades internas invisibles desde el exterior CUESTIÓN Indique semejanzas y diferencias del concepto de permisos con un struct de C EJERCICIO Implemente los métodos de la clase ListaNum de manera coherente Fichero: "listanum.h" #define MAX_ELEM 100 class ListaNum{ private: int nelem; int lista[max_elem]; public: void add_elem (int dato); int get_elem (int pos); int get_size(); void print(); ;

15 Permisos y encapsulamiento (2/3) int ListaNum::get_size(){ return nelem; int ListaNum::get_elem(int pos){ if(pos < nelem) return lista[pos]; else return -1; //mejorable void ListaNum::add_elem (int dato){ if(nelem < MAX_ELEM) lista[nelem ++]=dato; void ListaNum::print(){ for(int i=0; i<nelem; i++) cout<<lista[i]<<" "; //constructor! ListaNum::ListaNum(){ nelem=0;

16 Permisos y encapsulamiento (3/3) La unidad de protección es la clase, no el objeto Cualquier función miembro puede acceder a los datos de cualquier objeto de su clase DECLARACION (complex.h) class Complex{ private: double i; double j; public: void foo(complex& outer); ; DEFINICIÓN (complex.cpp) #include "complex.h" void Complex::foo(Complex& outer) { cout<<"mi parte real: "<<i<<endl; cout<<"parte real de outer: "<<outer.i<<endl;

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18 Nociones generales de constructor Función miembro especial que garantiza que los objetos se crean en un estado previsto por el diseñador de la clase (inicializa los objetos en el momento de su creación). Su nombre es el nombre de la clase. No retorna ningún valor: su prototipo no tiene tipo de retorno. Es llamado en el momento de la creación del objeto. Debe ser público en el caso general Si el constructor es privado no se podrá crear ningún objeto de la clase. Existe un constructor por defecto class Complex{ public: Complex (double i, double j); private: double i; double j; ; Llamado si el diseñador de la clase no ha definido constructor.

19 Ejemplos class Complex{ private: double i; double j; DECLARACION (.h) public: Complex(double i, double j); Complex() {i=0.0; j=0.0; // ; Constructor sobrecargado inline sin argumentos DECLARACION/DEF. EN LINEA (.h) class Complex{ private: double i; double j; public: Complex(double i, double j){ Complex::i = i; Complex::j = j; ; DEFINICIÓN (.cpp) Complex::Complex(double i, double j){ Complex::i = i; Complex::j = j;

20 Puntero this this: puntero implícito asociado a cada objeto (instancia) de la clase APLICACIÓN AL CASO DEL CONSTRUCTOR (.cpp) Complex::Complex(double i, double j){ this->i=i; this->j=j;

21 Sintaxis de inicialización: () Tipos base int a(4); //equivale int a=4 float f(5.0); //equivale int f=5.0 Objeto Complex micomplejo (4.0, 5.0); //llama al constructor apropiado Complex micomplejo; //llama al const. sin arg. o pred. Definición de un constructor (*.cpp) Complex::Complex(): i(4.0) {double j=5.0; Complex::Complex(): i(4.0), j(5.0) { Definición de constructor inline (*.h) listas de inicialización Complex(): i(4.0), j(5,0) {

22 Destructor de una clase SINTAXIS (.cpp) <ID CLASE>::~<ID CLASE>() { Complemento del constructor Es llamado justo antes de que el objeto deja de existir en memoria Ejemplo: objeto automático al finalizar su bloque Para objetos globales (ó estáticos) su vida coincide con la de ejecución del programa El destructor será llamado al finalizar la ejecución del programa El destructor es único para cada clase y no puede ser sobrecargado No tiene valor de retorno (al igual que el constructor) No tiene argumentos

23 Ejemplo (I) DECLARACION(complex.h) class Complex{ private: double i; double j; public: Complex(double i, double j); Complex(); ~Complex(); // ; CUESTIÓN II Valor de mod? Salida por pantalla? CUESTIÓN III Qué ocurre si se elimina el destructor? DEFINICIÓN (complex.cpp) Complex::~Complex(){ cout<<"llamada al destructor"<<endl; Complex::Complex(){ cout<<"llamada al constructor"<<endl; i=0.0; j=0.0; CUESTIÓN I Sintaxis alternativas? TEST UNITARIO (test.cpp) void main(){ Complex micomplejo; Complex micomplejo1(5.0, 6.0); double mod = micomplejo.modulo();

24 Ejemplo (II) Para la clase Complex del ejercicio anterior: Objeto automático CASO A int foo(){ Complex micomplejo; return 0; Objeto estático CASO B int foo(){ static Complex micomplejo; return 0; void main(){ for(int i=0; i<5; i++){ foo(); void main(){ for(int i=0; i<5; i++){ foo(); DEFINICIONES RELACIONADAS Complex::~Complex(){ cout<<"llamada al destructor"<<endl; Complex::Complex(){ cout<<"llamada al constructor sin argumentos"<<endl; i=0.0; j=0.0;

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26 Nociones generales de constructor copia Permite inicializar un objeto con otro objeto de su misma clase Existe un constructor copia por defecto Hace una copia simple (superficial) del estado del objeto Esta copia simple es, en general, suficiente mientras no existan datos miembro con asignación dinámica de memoria Fichero fuente (foo.cpp) class Foo { int a; int b; Foo(const Foo&) {// ; void main (){ Foo mifoo; Foo mifoo_1(mifoo); //protótipo CCopia //ó Foo mifoo_1=mifoo;

27 Constructor copia: sintaxis <ID_CLASE>::<ID_CLASE>(const <ID_CLASE>& ) ; Definición inline-a (complex.h) class Complex { private: double a, b; public: Complex(const Complex& micomp): a(micomp.a), b(micomp.b) { ; CUESTIÓN Es necesario definir un CC en este ejemplo?

28 Ejemplo-Copia Superficial (I) class Foo{ int vector[2]; public: Foo() {cout<<"llamada al constructor sin argumentos"<<endl; vector[0]=1; vector[1]=2; Foo(const Foo& c) {cout<<"llamada al constructor copia"<<endl; // ; CLIENTE de Foo (.cpp) void main(){ // Foo f1; Foo f2 = f1; //

29 Ejemplo (II) class Foo{ public: int vector[2]; Foo() {cout<<"llamada al constructor sin parametros"<<endl; vector[0]=0; vector[1]=1; Foo(const Foo& c) {cout<<"llamada al constructor copia"<<endl; void print() { for(int i=0; i<2; i++){cout<<vector[i]<<" "; // ; CUESTIÓN Salida en pantalla? EJERCICIO Implemente una clase para poder gestionar una colección de elementos de tamaño variable (con constructor copia). Se observa alguna diferencia en la construcción / destrucción? TEST UNITARIO (.cpp) void main(){ // Foo f1; f1.vector[0]=0; f1.vector[1]=1; Foo f2 = f1; f2.print(); //

30 Solución parcial-prototipos listanum(int size, int val_init); listanum(const listanum & ); ~ listanum :: listanum(); ostream& listanum ::print (ostream&); int listanum ::push_back (int dato); int set_capacity(int val); TEST UNITARIO (.cpp) void main(){ listanum f1(5, 3); f1.push_back(20); f1.push_back(30); listanum f2(f1); f2.print(); f2.set_capacity(10);

31 Ejemplo (III)- paso de un objeto por valor En general se llamará al constructor copia cuando: Se inicializa un objeto con otro del mismo tipo Se pasa un objeto por valor a una función (objeto temporal) DECLARACION (foo.h) class Foo{ // Foo(const Foo& c){cout<<"llamada al constructor copia"<<endl; ; int foofunc(foo f){ return 0; //función independiente TEST UNITARIO-CLIENTE (.cpp) void main(){ Foo f1; foofunc(f1); //paso objeto por valor ;

32 INTRODUCCIÓN A CLASES EN C++ I. Sintaxis II. Construcción / Destrucción III. Constructor Copia IV. Permisos / Encapsulación V. Casos prácticos PREGUNTAS?