Objektorientierung. Helmut Herold Michael Klar Susanne Klar ^-ADDISON-WESLEY. An imprint of Pearson Education

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1 Helmut Herold Michael Klar Susanne Klar Objektorientierung ^-ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Inhaltsverzeichnis Widmung 5 Einleitung 15 Vorwort 15 Übersicht zu diesem Buch Einführung in die Welt der Objektorientierung Objektorientierung in der realen Welt Objektorientierung in der Software Schritt 1: Zusammenfügen von Daten und Funktionen Schritt 2: Datenkapselung Schritt 3: Verwendung bereits vorhandener Software ÜBUNG: Vorteile einer OO-Sprache ÜBUNG: OO-Modelle zu Begriffen der realen Welt 30 2 Nicht objektorientierte Erweiterungen in C Allgemeine Anmerkungen zu C Zeilen-Kommentare mit // Variablen-Deklarationen (auch im Anweisungsteil) Default-Argumente bei Funktionsaufrufen Überladen von Funktionen Inline-Funktionen Referenzen / Referenz-Operator Zugriffsmöglichkeiten in C Zugriff auf ein Datum über eine Referenz in C Neue Ein-und Ausgabebibliothek Einfache Ein-und Ausgabe Standardausgabestream cout Standardeingabestream ein Die Öperatoren new und delete N Der Operator new Der Operator delete Neuer Datentyp bool Deklaration von struet, union und enum Strukturen in C++- Erster Schritt zur OO ' Strukturen in C (Zusammenfassung) Memberfunktionen in Strukturen Aufruf von Memberfunktionen Deklaration von Memberfunktionen Das Schlüsselwort this (Selbstreferenz) blnline-technik bei Memberfunktionen 77

3 Zugriffsspezifizierer Konstruktoren für Initialisierungen Destruktoren für Aufräumarbeiten Zugriff auf gleichnamige (globale) Variablen Abschließende Bemerkung ÜBUNG: Ein-/Ausgabe mit cin/cout ÜBUNG: Call by Reference ÜBUNG: Default-Parameter und Überladen von Funktionen ÜBUNG: Konstruktor / Destruktor 98 Objektorientierte Erweiterungen in C++ und UML- Grundlagen Was ist UML und warum UML? Verwendung einer Klasse Das Schlüsselwort dass Was ist eine Klasse und was nicht? OO-Begriffe in Bezug auf ein(e) Klasse/Objekt Klassen und Objekte in der UML Konventionen in der Namensgebung Beispiel: Realisierung eines Stacks Das Leben eines Objektes C++-Zugriffsspezifizierer sind klassenbezogen Statische Klassenelemente Bibliotheksklassen ÜBUNG: Fragen zur Lernkontrolle ÜBUNG: Lesen von Prototypen in Online-Hilfe ÜBUNG: Realisierung einer Queue ÜBUNG: Aufrufe durch Compiler ÜBUNG: Realisierung einer Klasse ClntArray ÜBUNG: Realisierung einer Klasse CErrorLog ÜBUNG: Kundenidentifikation ' Mehrere Klassen (Bsp. Personen-Queue) ' Klassendiagramm (statisches Design) Sequenz- und Kollaborationsdiagramm (dyn. Design) Implementierung in C++ x ÜBUNG: Gemeinsamer Termin ÜBUNG: Vieleck ÜBUNG: Polygonzug ÜBUNG: Objektkopien Beziehungen zwischen Objekten UML-Beziehungen zwischen Objekten C++-Beziehungen zwischen Objekten ÜBUNG: Das Spiel Moo Vererbung (Beziehung zwischen Klassen) Vererbungsbeziehung in UML 178 3,5.2. Vererbung in C

4 3.5.3 Unterklassen und ihre Elemente Überschreiben von Funktionen Konstruktor-und Destruktor-Aufrufe ÜBUNG: Überschreiben von Funktionen ÜBUNG: Konstruktor-/ Destruktor-Aufrufe ÜBUNG: Linie in Grafikbibliothek ÜBUNG: Klassenmodell zu Autos, Dreirädern, Aspekte beim Entwurf der Klassenhierarchie ÜBUNG: Klassenmodell Fahrzeuge erweitern Substitutionsprinzip Virtuelle Methoden und Polymorphismus ÜBUNG: Fragen zur Lernkontrolle ÜBUNG: Parkplatz Abstrakte Klassen Abstrakte Klassen in UML Abstrakte Klassen in C Abstrakte Klassen und Polymorphismus ÜBUNG: Zoo Mehrfachvererbung Mehrfachvererbung in C Virtuelle Basisklassen Schnittstellen Was sind Schnittstellen(-klassen)? Schnittstellen in der UML Schnittstellen in C ' Vererbung von Schnittstellen Klassen- versus Schnittstellenvererbung ÜBUNG: Fragen zur Lernkontrolle ÜBUNG: Klassenhierarchie für verkettete Liste Klassenhierarchie bei Streams ÜBUNG: Viereck-Daten über Streams 264 Weitere Features in C Friends Operatoren überladen ! Operatorfunktionen für binäre Operatoren Operatorfunktionen für unäre Operatoren Unterscheidung von Präfix und Postfix Funktionscharakter bei Operatorfunktionen 282 4^2.5 Einschränkungen beim Überladen von Operatoren Die Operatoren new und delete ' ÜBUNG: Uhrzeit-Rechner ÜBUNG: Operatoren für CBruch ÜBUNG: Operatoren für CStr ÜBUNG: Index-Operator für ClntArray 287

5 jjjgj Inhaltsverzeichnis Laufzeit-Typinformationen Der dynamic_cast-operator typeid-operator und typejnfo-klasse Templates Funktionstemplates Klassentemplates Templates in der UML ÜBUNG: Queue-Template Namensbereiche Aliasnamen using-deklaration using-direktive Abschließende Bemerkungen Die Standard Template Library (STL) Das grundlegende Konzept der STL Das Prinzip der Iteratoren Wichtige Methoden von Containern Die grundlegenden Container der STL Algorithmen Fehlerbehandlung ÜBUNG: Fragen zur Lernkontrolle ÜBUNG: Sortierte Namensliste ÜBUNG: Geburtstagsverwaltung ÜBUNG: PrintContainer Ausnahmebehandlung Konzept der C++-Ausnahmebehandlung Auslösen einer Ausnahme (throw) Behandeln von Ausnahmen (try-catch) Abschließende Bemerkung ÜBUNG: Ausnahmen bei CStack ÜBUNG: Ausnahmen bei ClntArray Weitere UML-Konstrukte hinsichtlich OOD Pakete / Packages Komponenten Verteilungsdiagramm Entwurfsoriri7inien Analysiere das Design iterativ nach Vor- und Nachteilen Abstrahiere auf die Zukunft hin ÜBUNG: Lehrer-Kreide-Tafel Eine Klasse - eine Aufgabe Programmiere auf die Schnittstelle hin Ziehe Aggregation der Vererbung vor ÜBUNG: Segelboot ÜBUNG: Ente Generische Code-Entwickluna vermeidet Fehler

6 I n haltsverzeichnis 6.7 Beachte Ownership des Speichers ÜBUNG: Smart Pointer für Reference Counting Achte auf Gleichförmigkeit des Codes Verwendung von Entwurfsmustern Einhaltung von Coding Guidelines Verwendung eines MVC-Designs Ausblick 430 Objektorientierte Vorgehensweise Grundprinzipien der objektorientierten Software- Entwicklung Anwendungsfallgetrieben Architekturzentriert Iterativ und inkrementell Weitere UML-Konstrukte (Schwerpunkt Analyse) Anwendungsfalldiagramm (Use Case Diagram) Aktivitätsdiagramm CRC-Karten Entwicklungsphasen im Überblick Ausblick 442 Portable GUI-Programmierung mit Qt Was ist Qt und warum Qt? Der Begriff Widget Die Qt-Online-Dokumentation Kompilieren von Qt-Programmen Grundlegende Konzepte und Konstrukte von Qt Erstes Qt-Programm mit Text und Buttons Mehr zum Signal-Slot-Konzept von Qt Malprogramm mit Menüs, Events und mehr Erste einfache Version eines Malprogramms , Zweite etwas erweiterte Version des Malprogramms Dritte Version des Malprogramms mit Menüs Vierte Version des Malprogramms mit Laufbalken Fünfte Version des Malprogramms mit einigen Erweiterungen ^ Letzte Version des Malprogramms mit Speichern und Laden von Dateien Die wesentlichen Qt-Widgets Allgemeine Widget-Methoden und -Parameter DerWidget-Stil Abschließende Ideen für Übungen

7 A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 Einige nützliche Klassen vorweg Der Clone-Pointer Der Reference-Pointer Abschließende Bemerkung Funktionsplotter Aufgabenstellung Analyse OOA-Modell / Grob-Design Realisierung der Komponente Funktion Realisierung der Komponente Parameter Realisierung der GUI-Komponenten Systemtest Reflexion und Ausblick Diagrammer-Bibliothek Aufgabenstellung Analyse Design Implementierung Komponententest Reflexion Reflexion und Ausblick na Lösunaen Lösungen zu Kapitel 1 A.1.1 Vorteile einer objektorientierten Sprache A.1.2 OO-Modelle zu Begriffen der realen Welt Lösungen zu Kapitel 2 A.2.1 Übung zu cin/cout: Schuhartikel A.2.2 Übung zu Call-by-Reference (rotateo) A.2.3 Übung zu Default-Parameter (show()5 A.2.4 Übung zu Konstruktor / Destruktor Lösungen zu Kapitel 3.2 (Eine Klasse) A.3.1 Multiple-Choice-Fragen zur Lernkontrolle A.3.2 Aufruf von cin.ignoreq- Online-Hilfe A.3.3 Klasse CQueue A.3.4 Automatische Aufrufe von Compiler A.3.5 Klasse ClntArray A.3.6 Klasse CErrorLog A.3.7 ' Kundenidentifikation (Klasse CKunde) Lösungen zu Kapitel 3.3 (Mehrere Klassen) A.4.1 Gemeinsamer Termin A.4.2 Vieleck A.4.3 Polygonzug A.4.4 Objektkopien Lösungen zu Kapitel 3.4 (Objekt-Beziehungen) ,

8 A.5.1 Spiel Moo 713 A.6 Lösungen zu Kapitel 3.5 (Vererbung) 716 A.6.1 Überschreiben von Funktionen 716 A.6.2 Konstruktor- und Destruktor-Aufrufe 716 A.6.3 Linie in Grafikbibliothek 717 A.6.4 Klassenmodell zu Autos, Dreirädern, A.6.5 Klassenmodell Fahrzeug erweitern 719 A.6.6 Fragen zur Lernkontrolle 720 A.6.7 Parkplatz 721 A.7 Lösungen zu Kapitel 3.6 (Abstrakte Klassen) 721 A.7.1 Zoo 721 A.8 Lösung zu Kapitel 3.8 (Schnittstellen) 722 A.8.1 Fragen zur Lernkontrolle 722 A.8.2 Allgemein gültige verkettete Liste 723 A.9 Lösung zu Kapitel 3.9 (Streams) 724 A.9.1 Viereck mit Streams 724 A.10 Lösung zu Kapitel 4.2 (Operatoren) 724 A.10.1 Uhrzeit-Rechner 724 A.10.2 Operatoren für CBruch 724 A.10.3 Operatoren für CStr 725 A.10.4 Index-Operator für ClntArray 725 A.11 Lösungen zu Kapitel 4.4 (Templates) 725 A.11.1 Queue-Template 725 A.12 Lösungen zu Kapitel 4.6 (STL) 725 A.12.1 Fragen zur Lernkontrolle 725 A.12.2 Sortierte Namensliste 726 A.12.3 Geburtstagsverwaltung 726 A.12.4 PrintContainerO 728 A.13 Lösungen zu Kapitel 4.7 (Ausnahmen) 728 A>13.1 Ausnahmen für CStack 728 A.13.2 Ausnahmen für ClntArray 729 A.14 Lösungen zu Kapitel 6.2 (Abstraktion) 730 A.14.1 Lehrer-Kreide-Tafel 730 A.15 Lösungen zu Kapitel 6.5 (Aggregation statt Vererbung) 730 A Segelboot 730 A.15.2' Ente s731 A.16 Lösungen zu Kapitel 6.7 (Ownership) ; 732 A.16.1 Smart Pointer für Reference-Counting 732 A.17 Lösung zu Kapitel (Entwurfsmuster) 732 A Abstrakte Fabrik für GUI-Elemente 732 A.17.2 Kompositum 732 Literaturverzeichnis 739 Stichwortverzeichnis