Überblick. 6. Konstruktor und Destruktor - obligatorische Elementfunktionen einer Klasse

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 6. Konstruktor und Destruktor - obligatorische Elementfunktionen einer Klasse Damit eine ordnungsgemäße Arbeit mit Objekten einer Klasse möglich wird, z.b. Erzeugung, Zerstörung von Objekten, müssen vier spezielle Elementfunktionen immer in einer Klasse definiert sein: mindestens ein Konstruktor zur Erzeugung (Instanziierung) eines Objektes; in C++ muss ein Konstruktor den Klassennamen als Funktionsnamen tragen ohne die Angabe eines Funktionstyps (auch nicht void) Beispiel: vektor(float i,float j,float k) {...} genau ein Destruktor zur Zerstörung (Freigabe) eines Objektes; in C++ muss der Destruktor den Klasse namen als Funktionsnamen mit einer vorangestellten Tilde tragen; er muss parameterlos sein. Beispiel: ~ vektor() {...} R.Grossmann / P. Sobe 2

2 Copy-Konstruktor - obligatorische Elementfunktionen einer Klasse genau einen Copy-Konstruktor zur Erzeugung (Instanziierung) eines leeren Objektes und Zuweisung des Inhalts (Werte) eines konstanten Objektes; in C++ muss ein Copy-Konstruktor den Klassennamen als Funktionsnamen tragen ohne die Angabe eines Funktionstyps (auch nicht void) und muss genau einen Parameter vom Typ const T& haben, wobei T der Klassenname ist Beispiel: vektor(const vektor & a) {...} Der Copy-Konstruktor wird in der Form, z.b. vektor v1=v2; benutzt oder bei der Parameterübergabe call by value aufgerufen, wenn eine Funktion ein Klassenargument hat. z.b. auswertung(vektor x, int n) {...} R.Grossmann / P. Sobe 3 Zuweisungsoperator = - obligatorische Elementfunktionen einer Klasse ein Zuweisungsoperator = dient zum Kopieren von Objekten. Beispiel: Sind v1 und v2 zwei Vektoren, so soll die Zuweisung v1 = v2; eine Kopie des Objektes liefern. In der Regel werden alle Werte der Datenelemente einzeln kopiert. R.Grossmann / P. Sobe 4

3 Automatische Erzeugung von Default-Methoden Den Copy-Konstruktor und den Zuweisungsoperator stellt der Compiler für jede Klasse automatisch zur Verfügung. Soll die Funktionalität anders sein, muss der Programmierer beide überschreiben (wird später gezeigt). Einen sogenannten Default-Destruktor erzeugt der Compiler, falls in der Klasse kein Konstruktor angegeben wurde. Einen Default-Standard-Konstruktor erzeugt der Compiler, falls in der Klasse kein einziger Konstruktor angegeben wurde. R.Grossmann / P. Sobe 5 Der Standard-Konstruktor einer Klasse Als Standard-Konstruktor einer Klasse wird ein Konstruktor bezeichnet, der parameterlos ist. Es kann deshalb nur einen Standard-Konstruktor geben. Wird vom Programmierer kein Konstruktor in der Klasse angegeben, dann erzeugt der Compiler diesen Default- Standard-Konstruktor. Ein Standard-Konstruktor wird immer gebraucht, wenn ein Feld von Elementen der Klasse deklariert werden soll, z.b. vektor matrix[10]; matrix ist ein Feld mit 10 Vektoren. R.Grossmann / P. Sobe 6

4 Objekte einer Klasse in einem Gültigkeitsbereich Die bisherigen Vektor-Beispiele zeigten eine Klassendeklaration und ein Hauptprogramm als Applikation. Die Objekte der Klasse, verschiedene Vektoren, wurden dort erzeugt. Es gilt folgende Regel: Befindet sich ein Konstruktoraufruf für ein Objekt in einem Gültigkeitsbereich, so reserviert der Compiler in seinem internen Stack bereits Speicher bei Eintritt in den Gültigkeitsbereich (Block- Prolog). Erreicht der Steuerfluss den Konstruktor, so wird der Konstruktorcode ausgeführt, d.h. in der Regel die Initialisierung. Der Speicher aller Objekte wird erst bei Verlassen des Gültigkeitsbereichs (Block-Epilog) freigegeben, d.h. der Compiler ruft dort für alle Objekte den Destruktor auf. R.Grossmann / P. Sobe 7 Objekte einer Klasse in einem Gültigkeitsbereich Destruktoren sollten nicht explizit (ohne Freigabe der Objekte) aufgerufen werden, denn sie würden im Block-Epilog dann noch einmal aufgerufen. Was würde passieren: Finden im Destruktor z.b. Freigaben dynamischer Speicherbereiche statt, so kann das schwerwiegende Fehler nach sich ziehen, da versucht wird, diesen Speicher noch einmal freizugeben. R.Grossmann / P. Sobe 8

5 Elementfunktionen und Nichtelementfunktionen Elementfunktionen sind eindeutig an eine Klasse gebunden. Sie können inline oder nicht inline definiert werden, sie können konstant oder nicht konstant sein. Funktionen, die nicht an eine Klasse gebunden sind, sind eigentlich normale C-Funktionen. Trotzdem hat man den Begriff Nichtelementfunktionen eingeführt, um damit Funktionen zu bezeichnen, die eigentlich Elementfunktionen sein müssten, aber durch bestimmte Restriktionen (z.b. Anzahl der Parameter) als solche nicht codiert werden können. Außerhalb der Klasse ist dies aber möglich, wie wir später beim Ausbau unserer Klasse vektor sehen werden. Zunächst statten wir unsere Klasse vektor mit weiteren Elementfunktionen aus, die Addition, Subtraktion, Skalarprodukt und Vektorprodukt (Kreuzprodukt) realisieren (Code-Beispiel vektor4.pdf) R.Grossmann / P. Sobe 9 Weitere Elementfunktionen Klasse vektor vektor add(vektor a) {return vektor(x+a.x,y+a.y,z+a.z);} vektor sub(vektor a) {return vektor(x-a.x,y-a.y,z-a.z);} float mult(vektor a) {return x*a.x+y*a.y+z*a.z;} vektor kreuz(vektor a) {return vektor(y*a.z-z*a.y,z*a.x-x*a.z,x*a.y-y*a.x);} Jetzt kann man dieser Operationen in der Applikation auf vektor-objekte anwenden: neu=a.add(c); neu=n.sub(a); //Addition //Subtraktion cout<<"\nskalarprodukt="<< b.mult(c); //Skalarprodukt neu=b.kreuz(c); neu.drucke(); //Kreuzprodukt R.Grossmann / P. Sobe 10

6 Elementfunktionen der Klasse vektor Besonders wichtig ist, dass die Implementierungen der Funktionen einen vektor-wert als Rückgabewert zurückgeben, z.b.: vektor add(vektor a) {return vektor(x+a.x,y+a.y,z+a.z);} Dadurch kann man fortlaufende Operationen codieren, wie z.b. neu=n.add(a).add(b).sub(d); Hätte man add als void-funktion implementiert, wäre das in dieser Weise nicht möglich gewesen. R.Grossmann / P. Sobe 11