Überblick. 5. Objekt und Klasse, Elementfunktionen

Transkript

1 Überblick 1. Einführung C++ / Entwicklung/ Sprachfamilie 2. Nicht objektorientierte Erweiterungen von C 2.1 Das Ein-/Ausgabekonzept von C Referenzen in C Heap-Allokatoren in C++ 3. Grundlagen des Typkonzepts von C++ 4. Ziele der Objektorientierung 5. Objekt und Klasse, Elementfunktionen (Methoden) 6. Konstruktoren, Copy-Konstruktor, Destruktor und Wertzuweisung 7. Operatoren, Überladen von Operatoren 8. Elementobjekte und Elementobjektkonstruktoren 9. Klassenhierarchien und Vererbung 10. Polymorphie 11. Abstrakte Klassen R.Grossmann / P. Sobe 1 5. Objekt und Klasse, Elementfunktionen Der Aufbau einer Klassendeklaration in C++ Deklaration der Datenelemente Elementfunktionen Deklaration, Definition, Aufruf Inline-Definition Konstante und nichtkonstante Elementfunktionen Im Sprachgebrauch: Elementfunktion = Methode R.Grossmann / P. Sobe 2

2 Aufbau einer Klassendeklaration in C++ Zur Wiederholung der Aufbau einer Klassendeklaration in C++ : class name { private: Deklaration der Datenelemente public: Deklaration oder Definition der Elementfunktionen }; R.Grossmann / P. Sobe 3 Aufbau der Klassendeklaration in C++ Die beiden Teile Deklaration der Datenelemente und Deklaration der Elementfunktionen können auch in ihrer Reihenfolge vertauscht werden. Ist kein Zugriffsspezifizierer (private, public, protected ) angegeben, wird automatisch private angenommen. Normalerweise wird eine Elementfunktion in der Klasse deklariert und außerhalb definiert. Wenn außerhalb definiert, dann muss der Klassenname mit angegeben werden, z.b. int Person::Alter(){...} Werden die Elementfunktionen innerhalb der Klasse vollständig definiert (anstelle einer Deklaration), so wird sie vom Compiler inline realisiert, d.h. er kann ggf. einen effizienteren Code erzeugen. Dies nutzt man bei kleinen, häufig aufzurufenden Elementfunktionen. R.Grossmann / P. Sobe 4

3 Deklaration der Datenelemente Der Teil Deklaration der Datenelemente wird gemäß der Kapselung mit dem Zugriffsspezifizierer private eingeleitet. Dies wird bei Weglassen auch automatisch angenommen. Beispiel: public:... } Ein Vektor des R³ hat drei Komponenten als Datenelemente. Der Typ der Elemente ist hier float. Später in Klassenhierarchien werden wir anstelle des Zugriffsspezifizierers private auch protected kennenlernen. R.Grossmann / P. Sobe 5 Deklaration der Datenelemente Allgemein dürfen im Deklarationsteil von Datenelementen alle in C/C++ bekannten Standardtypen (auch Zeiger, Felder, Strukturen usw. benutzt werden. Sind neue Typen über Klassen definiert, dürfen diese Typen dann auch im Deklarationsteil anderer Klassen verwendet werden. Diese bezeichnet man dann als Elementobjekte (wird später behandelt). Da eine Klasse einen eigenen Gültigkeitsbereich für Namen bildet, sind Datenelemente lokal bezüglich der Klasse und nur Elementfunktionen können Zugriffe auf diese auslösen. Innerhalb einer Klasse darf niemals eine weitere Klassendeklaration vorgenommen werden. R.Grossmann / P. Sobe 6

4 Deklaration / Definition / Aufruf von Elementfunktionen Elementfunktionen sind einer Klasse zugeordnet und bilden die Menge der Operationen, die mit den Objekten der Klasse ausführbar sind. Damit der Nutzer Elementfunktionen zur Manipulation der Objekte in seinem Anwendungsprogramm aufrufen kann, müssen diese in aller Regel in einem public-teil verfügbar sein. Elementfunktionen sind syntaktisch gesehen - Funktionen im Sinne von C/C++. Die Deklaration und Definition dieser Elementfunktionen genügt den Regeln für normale Funktionen. Durch die Bindung an die Klasse unterscheidet sich der Aufruf von Elementfunktionen gegenüber normalen Funktionen: normale Funktion f(x) Elementfunktion f(x) der Klasse T f(y); T a; a.f(y); R.Grossmann / P. Sobe 7 Inline-Definition von Elementfunktionen Elementfunktionen heißen inline-elementfunktionen, wenn sie in einer Klasse vollständig definiert werden oder wenn ihre Definition außerhalb der Klasse mit der Compilerdirektive inline beginnt. Ein C++Compiler erzeugt für solche Funktionen effizienteren Inline-Code, was aber nicht standardisiert und damit implementierungsabhängig ist. In der Regel ist die Anzahl von inline-elementfunktionen begrenzt. Regel : Für kleinere, häufig benutzte Elementfunktionen sollte eine inline-definition bevorzugt werden, solange die Anzahlbegrenzung das nicht verhindert. R.Grossmann / P. Sobe 8

5 Inline-Definition von Elementfunktionen Definition von Inline-Elementfunktionen: public: void init(float i,float j,float k) { x=i; y=j; z=k;} float betrag(){return sqrt(x*x+y*y+z*z);} Gewöhnliche Trennung von Deklaration und Implementierung: public: void init(float i,float j,float k) ; float betrag();... }; inline void vektor::init (float i,float j,float k) { x=i; y=j; z=k;} inline float vektor::betrag(){return sqrt(x*x+y*y+z*z);} R.Grossmann / P. Sobe 9 Inline-Definition von Elementfunktionen Code-Beispiele: vektor_1.cpp Deklaration und Definition der Elementfunktionen zusammen. Damit werden Inline-Elementfunktionen erzeugt vektor_2.cpp Trennung von Deklaration und Definition, wobei die Definition mit dem Schlüsselwort inline eingeleitet wird. Auch hier werden Inline-Elementfunktionen erzeugt. vektor_3.cpp getrennte Deklaration und Definition. Standardfall, ohne Inline-Elementfunktionen. In größeren Softwareprojekten werden die Klassendeklarationen in Header-Dateien (*.h) vorgenommen. Die Elementfunktionen der Klasse werden getrennt in *.cpp-dateien implementiert. R.Grossmann / P. Sobe 10

6 konstante und nichtkonstante Elementfunktionen Die Menge der Elementfunktionen in einer Klasse zerfällt disjunkt in 2 Teilmengen: - die Menge der konstanten Elementfunktionen (Selektoren), das sind Funktionen, die lesend auf ein Objekt zugreifen - die Menge der nicht konstanten Elementfunktionen, das sind Funktionen, die schreibend auf ein Objekt zugreifen Bei der Behandlung von strings (char-felder und string-funktionen hatten wir bereits konstante Objekte kennengelernt, z.b. bei der Funktion strcat zum Verketten zweier strings: char *strcat( char *strdestination, const char *strsource ); Die Quelle *strsource ist mit const gekennzeichnet und darf nicht geändert werden. R.Grossmann / P. Sobe 11 konstante und nichtkonstante Elementfunktionen Ähnlich verhält es sich bei konstanten Elementfunktionen. Eine als const gekennzeichnete Elementfunktion darf ein Objekt nicht verändern. Dies wird vom Compiler überwacht. Aber eine konstante Elementfunktion darf sowohl auf konstante als auch auf nicht konstante Objekte angewendet werden. Eine nichtkonstante Elementfunktion darf nur auf nicht konstante Objekte angewendet werden. In unserem Beispiel ist init eine nichtkonstante Elementfunktion, aber betrag eine konstante Elementfunktion. public: void init(float i,float j,float k) { x=i; y=j; z=k;} float betrag() const {return sqrt(x*x+y*y+z*z);}... R.Grossmann / P. Sobe 12