Technische Infor matik 2 C/C++-Kurs. Datenabstraktion (Klassen) 2005 AG Rechner netze 4.1

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1 Technische Infor matik 2 C/C++-Kurs Datenabstraktion (Klassen) 2005 AG Rechner netze 4.1

2 Overloading Überladene Funktionen Auswahl einer Funktion anhand ihrer Signatur Signatur : Name + Parameter Rückgabe-Wer t gehör t nicht zur Signatur int power(int, int); double power(double, double); //... x = power(2, 10); y = power(2.0, 0.5); 2005 AG Rechner netze 4.2

3 Overloading Operator overloading Weitere Definitionen für existierende Operatoren struct complex { double re, double im; ; complex operator+(complex a, complex b) { complex c; c.re = a.re + b.re; c.im = a.im + b.im; return c; //... complex nw = { 1, 1; complex sw = {4, 4; complex sum = nw + sw; 2005 AG Rechner netze 4.3

4 Default-Argumente void clear_screen(screen s, char filler); void clear_screen(screen s) { // korrekt, aber unschön... clear_screen(s, ); Default-Argumente void clear_screen(screen s, char filler = ); Defaultwer t in Deklaration angeben Nur einmal pro File zulässig Mittendr in kann nicht weggelassen werden trivialere Parameter nach hinten! Wer t wird vom Compiler automatisch hinzugefügt Default-Deklaration evtl. auch nur für ein File! Screen my_screen; void clear_screen(screen s = my_screen, char filler); clear_screen(); 2005 AG Rechner netze 4.4

5 Operatoren new und delete Freispeichersyntax rekurrier t auf void *operator new(size_t s); void operator delete(void *p); Eigene Definition möglich, z.b.: #include <cstdlib> void *operator new(size_t s) { void *p = malloc(s); printf("n %x: %d\n", p, s); return p; void operator delete(void *p) { printf("d %x\n", p); free(p); 2005 AG Rechner netze 4.5

6 Operatoren new und delete Über laden möglich Vordefinier te Variante (placement new): void *operator new(size_t s, void *where) { return where; Benutzung char Buffer[4]; int *ip = new(buffer) int; 2005 AG Rechner netze 4.6

7 Inline-Funktionen Bei trivialen Funktionen ist der Funktionsaufruf teurer als Berechnung C:#define C++: inline-deklaration inline int max(int a, int b) { return a < b? b : a; Aufr uf führ t zum Einsetzen des Codes an der Aufr ufstelle Inline-Definition muß sichtbar sein! Nur freundliche Bitte an den Compiler Inline nicht benutzen für Rekursion nichttr iviale Funktionen Wenig Zeitvor teil Viel zusätzlicher Binärcode 2005 AG Rechner netze 4.7

8 Unser Beispiel: IntArray Ziel: bessere Arrays Größe var iabel halten Größe mit Array durchreichen Indexbereich prüfen Zuweisung implementieren C-Struktur struct IntArray { int *ia; int size; ; Ziel 2 erreicht 2005 AG Rechner netze 4.8

9 Initialisierung void initializeintarray(intarray& a, int sz) { a.ia = new int[sz]; // 0? a.size = sz; Kann vergessen werden (Für Änderung müßte altes ia verworfen werden) Indizierung int& indexintarray(intarray& a, int i) { if (i < 0 i >= a.size) error(); return a.ia[i]; // Schon nicht schlecht: IntArray a; initializeintarray(a, 100); for (i = 0; i < 100; ++i) indexintarray(a, i) = 3*i; 2005 AG Rechner netze 4.9

10 C++: Member-Funktion für die Indizierung struct IntArray { int *ia; int size; int& index(int i); ; //Member-Funktion int& IntArray::index(int i) { if (i < 0 i >= size) error(); return ia[i]; // Schon besser: for (i = 0; i < 100; ++i) a.index(i) = 3*i; 2005 AG Rechner netze 4.10

11 C++: Memberfunktionen Deklaration in der Klassendeklaration struct foo { ; int a, b; int mean(); Aufr uf mit Selektionssyntax foo x; int i = x.mean(); Impliziter weiterer Parameter this: Zeigt auf Objekt, für das die Funktion aufger ufen wird Member der Klasse sind in Definition sichtbar int foo::mean() { return (a + b)/2; 2005 AG Rechner netze 4.11

12 Zugriff mit oder ohne this > int foo::mean() { return (this >a + this >b)/2; Definition in der Klassendeklaration impliziert inline this ist Pointer auf Objekt eigener Klasse Kann this ein const-pointer sein? 2005 AG Rechner netze 4.12

13 Const member functions class A { int aa; void mutate() { aa++; int value() const { return aa; ; A x; const A y; x.mutate(); y.mutate(); // error return y.value(); // OK Inconst-Memberfunktionen nicht erlaubt: Änder ungen der Klassenvariablen Erzeugung von non-const-verweisen auf Klassenvariable Aufr ufe von non-const-memberfunktionen 2005 AG Rechner netze 4.13

14 Syntaktischer Zucker: Indizierungsfunktion als Operator struct IntArray { int *ia; int size; int& operator[](int i); ; int& IntArray::operator[](int i) { if (i < 0 i >= size) error(); return ia[i]; // Fein: for (i = 0; i < 100; ++i) a[i] = 3*i; 2005 AG Rechner netze 4.14

15 Operatordefinition in Klassen Unäre Operatoren: parameter los Ausnahme: Postfix ++ und (Dummy-0) Binäre Operatoren: ein Parameter links = Klassenobjekt, rechts = Parameter Indizier ung: ein Parameter Funktionsaufr uf: 0..n Parameter 2005 AG Rechner netze 4.15

16 Initialisierung/Finalisierung durch Memberfunktionen struct IntArray { int *ia; int size; void init(int sz); void finit(); int& operator[](int i); ; void IntArray::init(int sz) { ia = new int[sz]; // 0? size = sz; void IntArray::finit() { delete[] ia; Kann (und wird!) immer noch vergessen werden 2005 AG Rechner netze 4.16

17 C++: Konstruktoren und Destruktoren struct IntArray { int *ia; int size; IntArray(int sz); // Konstr uktor IntArray(); // Destr uktor int& operator[](int i); ; IntArray::IntArray(int sz) { ia = new int[sz]; // 0? size = sz; IntArray:: IntArray() { delete[] ia; 2005 AG Rechner netze 4.17

18 Destruktor Wird automatisch aufgerufen IntArray *iap; f() { IntArray my_ia(20); // Konstr uktion iap = new IntArray(100); // Konstr uktion // Destr uktion von my_ia automatisch g() { delete iap; // Destr uktion 2005 AG Rechner netze 4.18

19 Information hiding struct IntArray { private: int *ia; int size; public: IntArray(int sz); IntArray(); int& operator[](int i); int get_size() const { return size; ; public: Wie in C: jeder darf zugreifen pr ivate: Zugriff nur in Memberfunktionen 2005 AG Rechner netze 4.19

20 struct vs. class str uct ist am Anfang public class ist am Anfang private class IntArray { // private: unnötig, da durch,,class implizier t int *ia; int size; 2005 AG Rechner netze 4.20

21 Problem: Zuweisung IntArray a(20); IntArray b(20); a = b; // Ouch! Das bedeutet: // a.ia = b.ia; a.size = b.size; Zuweisung member-weise: a.ia wird weggeworfen (memory leak) a.ia == b.ia: Änder ung eines Arrays änder t auch das andere Bei Zerstörung eines Arrays wird das andere ungültig Semantik völlig falsch Zuweisungsoperator definieren class IntArray { public: IntArray& operator=(const IntArray&); ; 2005 AG Rechner netze 4.21

22 Implementier ung des Zuweisungsoperators IntArray& IntArray::operator=(const IntArray& r) { if (this!= &r) { // für r=r delete[] ia; ia = new int[r.size]; // 0? size = r.size; for (int i = 0; i < size; i++) ia[i] = r.ia[i]; return *this; 2005 AG Rechner netze 4.22

23 Problem: Initialisierung Parameterübergabe: f(intarray a) {... IntArray b(20); f(b); // Ouch Ähnlich wie Zuweisung, aber anders: Parameter var iable existier t noch nicht und wird gerade neu erzeugt Copy-Konstr uktor Auch bei IntArray a = b; Copy-Konstr uktor definieren class IntArray { public: IntArray(const IntArray&); ; 2005 AG Rechner netze 4.23

24 Implementier ung des Copy-Konstr uktors IntArray::IntArray(const IntArray& t) { ia = new int[t.size]; // 0? size = t.size; for (int i = 0; i < size; i++) ia[i] = t.ia[i]; In Wir klichkeit könnten Copy-Konstr uktor und Zuweisung gemeinsamen Code benutzen Weitere Member-Funktionen class IntArray { public: void change_size(int newsz); ; 2005 AG Rechner netze 4.24