Überblick. Überblick. Abstrakte Klassen - rein virtuelle Funktionen Beispiele

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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 12. Templates 13. Verschiedenes Peter Sobe 1 Überblick Abstrakte Klassen - rein virtuelle Funktionen Beispiele R.Grossmann, P. Sobe 2

2 Begriff Abstrakte Klasse Definition: Als Abstrakte Klasse wird eine Klasse bezeichnet, von der keine Objekte erzeugt werden können. Diese Klassen sind nicht vollständig genug, um Objekte zu instanziieren. Abstrakte Klassen entstehen häufig durch Generalisierung im Entwurfsprozess von Klassenhierarchien. Abstrakte Klassen werden als Basisklasse von Klassenhierarchien zur Definition von Schnittstellen eingesetzt. R.Grossmann, P. Sobe 3 Ziele Basis für Polymorphie: Gemeinsame Schnittstellen für verschiedene abgeleitete Klassen, die auch über Basisklassenreferenzen zugänglich sind. Bereitstellung einer Grundfunktionalität: Vorgabe von Grundfunktionen, die aber noch zu allgemein und unvollständig sind Entwurfsvorgaben: Durchsetzung einer einheitlichen Schnittstellengestaltung, wenn Programmierer eine Klassenhierarchie erweitern. R.Grossmann, P. Sobe 4

3 Begriff rein virtuelle Funktion Die Schnittstellen stellen Methoden-Schnittstellen für den Nutzer dar. Durch Vorgabe von rein virtuellen Methoden in der Abstrakten Klassen soll erreicht werden, dass jede Klasse diese Methoden redefiniert, jeweils mit einer der Klasse angepassten Funktionalität. Definition: Als rein virtuelle Funktion bezeichnet man eine Elementfunktion mit folgender Definitionsanweisung: virtual <typ> <name>(<param_liste>)=0; Bsp.: virtual void print()=0; R.Grossmann, P. Sobe 5 Zusammenhang Rein virtuelle Funktionen werden durch =0 gekennzeichnet. Diese Funktionen dienen nur der Spezifikation. Rein virtuelle Funktion Abstrakte Klasse Eine Klasse mit mindestens einer rein virtuellen Funktion ist abstrakt und kann nicht instanziiert werden. R.Grossmann, P. Sobe 6

4 Beispiel (aus Helmke/Isernhagen) (1) class Zahl { //abstrakte Klasse virtual void print() const = 0; class Integer : public Zahl { int z; Integer(int n) {z=n;} virtual void print() const { cout << " INT(" << z << ") "; } class Float : public Zahl { float z; Float(float n) {z=n;} virtual void print() const { cout << " FLOAT(" << z << ") "; } class Complex { double re, im; Complex(double real, double imag) {re = real; im = imag; } virtual void print() const { cout << " COMPLEX(" << re << "," << im << ") "; } R.Grossmann, P. Sobe 7 Beispiel (aus Helmke/Isernhagen) (2) int main() { Zahl *z[10]; z[0] = new Integer(1); z[1] = new Integer(2); z[2] = new Float(3.14f); z[3] = new Complex(1.2, -1.0); for (int i=0; i<4; i++) z[i]->print(); cout << "\n"; // Freigabe z[0], z[1], return 0; } Die abstrakte Klasse Zahl dient hier ausschließlich der Definition einer Schnittstelle, die alle Klassen gemeinsam aufweisen. Alle Objekte können einem Zeiger auf die gemeinsame abstrakte Basisklasse zugewiesen werden. Für den Aufruf der zum Objekt passenden Methode sorgt die C++ Polymorphie. R.Grossmann, P. Sobe 8

5 Definition abstrakter Klassen Bekannt: Eine abstrakte Klasse entsteht, wenn mindestens eine Methode als echt virtuell (=0) definiert ist. Alternative Variante: Definition des Konstruktors, oder mehrerer Konstruktoren im protected-bereich. Beispiel: class abstrbasisklas { protected: abstrbasisklas( ); R.Grossmann, P. Sobe 9 Übungsbeispiel zu abstrakten Klassen / Polymorphie class A { virtual long f(int x) = 0; class B : public A { long f(int x) { return x*x; } class C: public A { B b; long f(int x) {return b.f(x)*b.f(x)/2; } main() { A *z[3]; z[0] = new B; z[1] = new B; z[2] = new C; int a = z[0]->f(2); int b = z[1]->f(-2); int c = z[2]->f(a*b); delete z[0]; delete z[1]: delete z[2]; cout << c << \n ; // was wird ausgegeben? R.Grossmann, P. Sobe 10

6 Beispiel: Geometrische Objekte Klassendiagramm Geofigur {abstract} zeichne() Die verschiedenen Klasseninstanzen können alle einheitlich verwaltet werden. Punkt Rechteck Beim Zeichnen, ruft man zeichne() für alle Objekte auf Kreis Quadrat Demonstration anhand Quellcode: Projekt Geometrie mit geofigur.h/cpp, punkt.h/cpp, kreis.h/cpp, rechteck.h/cpp R.Grossmann, P. Sobe 11

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