5.4 Klassen und Objekte

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1 5.4 Klassen und Objekte Zusammenfassung: Projekt Figuren und Zeichner Figuren stellt Basisklassen für geometrische Figuren zur Verfügung Zeichner bietet eine übergeordnete Klasse Zeichner, welche die Dienstleistungen der Basisklassen in Anspruch nimmt, indem sie Grundfiguren als Instanzen (Objekte) der Klassen Kreis, Quadrat, und Dreieck erzeugt (vgl. Bestellen von Handwerkern) Methoden der Grundfiguren aufruft (vgl. Erteilen von Aufträgen an bestellte Handwerker) Im Folgenden werden wir betrachten: Wie Basisklassen definiert werden können Wie übergeordnete Klassen definiert werden können, die Objekte von Basisklassen erzeugen und mit denen kommunizieren/interagieren 35

2 5.5 Klassendefinitionen Basiskomponenten einer Klassendefinition: Datenfelder: Die Daten, die das jeweilige Objekt benutzt Konstruktoren: Erzeugung von Objekten mit Initialisierung der Datenfelder Methoden: Fähigkeiten der Objekte class Klassename { Datenfelder Konstruktoren Methoden 36

3 5.5 Klassendefinitionen Beispiel: Modellierung eines Bankkontos Klasse Konto dient als Vorlage für beliebig viele einzelne Konten Jedes Konto ist ein Objekt dieser Klasse. Die Objektfelder speichern jeweils eigene Werte. Klasse: Konto Datenfelder: nummer, inhaber, kontostand Konstruktoren: Konto Methoden: getkontostand, kontostanddrucken einzahlen, abheben, ueberweisen 37

4 5.5.1 Datenfelder Datenfelder: Auch als Instanzvariable bezeichnet Datenfelder sind kleine Bereiche innerhalb eines Objektes, in denen Werte gespeichert werden können Jedes Datenfeld hat einen bestimmen Datentyp (vor- und benutzerdefiniert) public class Konto { int nummer; String inhaber; int kontostand; Konstruktoren Methoden Konto1 nummer: inhaber: xxx kontostand: 1000 Konto2 nummer: inhaber: yyy kontostand: Konto1 nummer: inhaber: zzz kontostand:

5 5.5.1 Datenfelder Primitive Typen: Sämtliche primitive Typen sind in Java vordefiniert Der Wert eines primitiven Typs wird direkt in das Feld geschrieben Wertsemantik: Werte werden bei einer Zuweisung an eine andere Variable kopiert Primitive Typen haben keine Methoden Objekttypen: Objekttypen werden durch Klassen definiert. Einige Klassen sind durch Java vordefiniert (z.b. String), andere werden vom Benutzer geschrieben Objekttypen werden als Referenzen (Zeiger) auf Objekte gespeichert Referenzsemantik: Bei einer Zuweisung an eine andere Variable wird nur die Referenz kopiert, nicht das Objekt 39

6 5.5.1 Datenfelder Primitive Typen Typname Beschreibung Beispielkonst ant en byt e ganze Zahl in 8 Bit 24, -2 short ganze Zahl in 16 Bit 137, -119 int ganze Zahl in 32 Bit 5409, long ganze Zahl in 64 Bit , 55L oat einfache Gleit kommazahl (16 Bit) F double doppelt e Gleit kommazahl (64 Bit) 45.63, 2.4e5 char einzelnes Zeichen (16 Bit ) 'm', '?' boolean booleschert Wert true, false 40

7 5.5.1 Datenfelder Objekttypen: Konto1 nummer: inhaber: kontostand: 1000 Im Hauptspeicher des Rechners: Info I ist eine tolle Vorlesung Der Dozent freut sich schon auf Info II xxx yyy zzz In einem Feld vom Objekttyp wird nicht sein Wert, sondern ein Zeiger (Referenz) auf den Wert hineingeschrieben Initialisiert wird es mit einem ungültigen Zeiger null 41

8 5.5.2 Methoden Jede Definition von Methoden besteht aus: Kopf int einzahlen (int betrag) Typ des Berechnungs- Methodenname; Liste der Parameter; () wenn ergebnisses; void bei Konvention: klein kein Parameter benötigt wird keiner Rückgabe geschrieben int getkontostand() void kontostanddrucken() void einzahlen(int betrag) void abheben(int betrag) void ueberweisen(konto empfaenger, int betrag) 42

9 5.5.2 Methoden Rumpf (Block): öffnende Klammer { eine Folge von Anweisungen, z.b. Deklaration von Variablen Zuweisungen Schleifen Aufrufe von void-methoden Rückgabeanweisung return schließende Klammer { { { return kontostand; kontostand += betrag; kontostand -= betrag; 43

10 5.5.2 Methoden Methoden lassen sich unterteilen in: Sondierende Methoden: liefern dem Aufrufer Information über den Zustand des gerufenen Objektes; verändern den Zustand nicht enthalten üblicherweise eine Rückgabeanweisung return Ausnahme: Information über Objektzustand auf die Konsole ausgeben; solche Methoden werden auch als sondierend angesehen Verändernde Methoden: ändern den Zustand des Objektes dienen i.d.r nicht zum Sondieren von Objektzustand Methoden können sondierend und verändernd sein Nur in begründeten Ausnahmefällen zu verwenden 44

11 5.5.2 Methoden Sondierende Methoden: int getkontostand() { return kontostand; void kontostanddrucken() { System.out.println("##########################"); System.out.println("Inhaber: " + inhaber); System.out.println("Kontostand: " + kontostand); System.out.println("##########################"); System.out.println(); Methode System.out.println gibt ihren Parameter auf der Konsole aus 45

12 5.5.2 Methoden Verändernde Methoden: void einzahlen(int betrag) { kontostand += betrag; void abheben(int betrag) { kontostand -= betrag; void ueberweisen(konto empfaenger, int betrag) { // kommt noch 46

13 5.5.2 Methoden Bei der Methode ueberweisen benötigt man neben dem aktuellen Objekt (Konto) auch ein zweites Objekt (Empfängerkonto) void ueberweisen(konto empfaenger, int betrag) { abheben (betrag); empfaenger.einzahlen(betrag); Konto des Empfängers Aufruf der Methode Auf diese Art und Weise kommunizieren/interagieren das aktuelle Konto und das Empfängerkonto miteinander, um eine Transaktion durchzuführen 47

14 5.5.2 Methoden Signatur: Jede Methode hat eine Signatur, die aus der Anzahl der Parameter dem Typ ihrer Parameter Besteht. Namen der Parameter sind Platzhalter und austauschbar. void einzahlen(int betrag) { kontostand += betrag; void (int) 48

15 5.5.3 Konstruktoren Konstruktoren: dienen dazu, Objekte zu erzeugen Sie haben denselben Namen wie die Klasse. Der Konstruktor für die Klasse Konto heisst also Konto Konstruktoren haben keinen Rückgabewert; ihr Ergebnis ist ein neues Objekt der Klasse Konstruktoren brauchen kein return Für jede Klasse gibt einen default Konstruktor. Dieser muss nicht vom Benutzer definiert werden und erzeugt ein Objekt mit Vorgabewert- Initialisierung: Jedes int-feld mit 0; jedes Objekt-Feld mit null 49

16 5.5.3 Konstruktoren Der Anruf: Konto(int neuenummer, String name) { nummer = neuenummer; inhaber = name; kontostand = 0; New Konto(12345, Otto Normal ) erzeugt ein Objekt vom Typ Konto Hauptspeicher des Rechners xxx yyy zzz Otto Normal Konto1 nummer: inhaber: kontostand:

17 5.5.3 Konstruktoren Mehrere Konstruktoren: In vielen Situationen sind mehrere Konstruktoren erforderlich Die Bank will dem Neukunden gleich ein Begrüßungsgeld überweisen Wenn der neue Kunde von einem anderen Kunden geworden wurde, soll der Werber eine Prämie erhalten Konto(int neuenummer, String name, int betrag) { nummer = neuenummer; inhaber = name; kontostand = betrag; 51

18 5.5.3 Konstruktoren Verschiedene Konstruktoren müssen unterschiedliche Typen von Parameterlisten haben Gleichzeitig erlaubt sind z.b. Konto() Konto(int neuenummer, String name) Konto(int NeueNummer, String Name, int betrag) Konto(int neuenummer, String name, Konto werber) Nicht gleichzeitig erlaubt sind z.b. Konto(int neuenummer, String name) Konto(int betrag, String empfaenger) Die Zulässigkeit lässt sich leicht anhand der Signatur bestimmen; z.b. die letzten beiden Definitionen haben dieselbe Signatur Konto(int, String) 52

19 5.5.3 Überladen Überladen: Zwei Methoden bzw. Konstruktoren können denselben Namen haben, wenn sich die Anzahl und der Typ ihrer Parameter unterscheiden und sie somit verschiedene Signaturen haben. Beispiel: Beim Einzahlen könnte die Bank auf den dummen Gedanken kommen, eine Gebühr zu kassieren void einzahlen(int betrag) { kontostand += betrag; void einzahlen(int betrag, int gebuehr) { kontostand += betrag - gebuehr; 53

20 5.5.4 Arbeiten mit BlueJ Beachten Sie die übliche Formatierung der Klammen für den Rumpf der Methoden. Wenn der Cursor neben einer Klammer steht, dann wird deren Partner hervorgehoben. 54

21 5.5.4 Arbeiten mit BlueJ Wir erzeugen ein Objekt konto1 vom Typ Konto 55

22 5.5.4 Arbeiten mit BlueJ Eine Einzahlung von 1500 führt zu einem neuen Kontostand von

23 5.5.4 Arbeiten mit BlueJ Nun wird ein zweites Konto konto2 erzeugt und bekommt 500 vom konto1 überwiesen 57

24 5.5.5 Bedingte Anweisung Die bisherige Definition der Klasse Konto hat diverse Schwächen; z.b. es wird nicht überprüft, ob Parameterwerte sinnvoll sind. Diese Probleme lassen sich leicht durch fallbedingte Entscheidung lösen. void einzahlen(int betrag, int gebuehr) { if (betrag > 0) { kontostand += betrag - gebuehr; else { System.out.println("Bitte positive Beträge verwenden: " + betrag); 58

25 5.5.5 Bedingte Anweisung Boolesche Ausdrücke in Java: Die Vergleichsoperatoren kombinieren zwei arithmetische Operanden == gleich zu > größer als!= nicht gleich zu <= kleiner gleich < kleiner als >= größer gleich Die logischen Operatoren kombinieren zwei boolesche Ausdrücke, um einen booleschen Wert zu liefern && und oder ^ exklusiv-oder Zusätzlich kann mit dem Operator! nicht ein boolescher Wert ins Gegenteil umgewandelt werden 59

26 5.5.6 Lokale Variablen Eine lokale Variable wird innerhalb einer Methode definiert und benutzt. Wie formale Parameter einer Methode haben auch lokale Variablen eine Sichtbarkeit, die auf die Anweisungen der definierenden Methode beschränkt sind. Sie werden angelegt, wenn die Methode aufgerufen wird, und entfernt, wenn die Methodenausführung endet. Auch Konstruktoren können lokale Variablen haben. Beispiel: Tauschen zweier Variablen x und y { int tmp; tmp = x; x = y; y = tmp; 60

27 5.5.7 Kommentare Kommentare erfüllen vielfältige Funktionen: damit andere (auch Übungsleiter) meinen Code verstehen damit ich selbst meinen eigenen Code später verstehe Man findet beim Schreiben von Kommentaren oft Programmierfehler durch Nachdenken der Funktionsweise des Codes Drei Sorten von Kommentaren: //: Kommentar bis zum Zeilenende /* */: Alles in diesen Klammern als Kommentar /** */: Im Zusammenhang mit Dokumentation 61

28 5.5.7 Kommentare Kommentare werden nicht verschachtelt. Das folgende Codestück ist zwarverlockend, führt aber zu Fehlermeldung: /* Kommentiere dies für den Moment aus: nicht implementiert */ /* Aufruf einer tollen Funktion */ universe.neatstuff(); Mit dem ersten /* beginnt der Kommentar und mit dem nächsten */ endet er; der dahinter stehende Code wird geparst und das ungültige, alleinstehende */ ist ein Syntaxfehler 62