C++ Teil 9. Sven Groß. 17. Juni Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

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1 C++ Teil 9 Sven Groß 17. Juni 2016 Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

2 Themen der letzten Vorlesung Objektorientierung und Klassen Attribute / Datenelemente Methoden / Elementfunktionen const-qualifizierung this-zeiger Konstruktoren und Destruktor Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

3 Heutige Themen 1 Funktionen: Default-Parameter 2 Wdh.: Konstruktoren und Destruktor 3 Zugriffskontrolle Beispiel: Array-Klasse Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

4 Default-Parameter Beispiel: Funktion void makecoffee ( int cups, bool withmilk = true, bool withsugar = true ); kann so aufgerufen werden: makecoffee ( 1, false, false ); // 1x schwarz makecoffee ( 2, false ); // 2x mit Zucker makecoffee ( 3); // 3x mit Zucker + Milch Default-Parameter: Funktionsparameter mit Default-Werten können beim Aufruf weggelassen werden, dann mit Default-Werten belegt nur am Ende der Parameterliste: nach Default-Parameter keine normalen Parameter mehr erlaubt auch bei Methoden und Konstruktoren möglich Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

5 Wdh.: Konstruktor wird beim Erzeugen eines Objektes automatisch aufgerufen Zweck: initialisiert Attribute des neuen Objektes Klasse kann mehrere Konstruktoren haben: Default-Konstruktor Student() {... } Kopierkonstruktor Student( const Student& s) {... } darüber hinaus weitere, allgemeine Konstruktoren möglich, z.b. Student (string name, int matnr, double note= 5.0) {... } Student a; // per Default - Konstruktor Student b( " Hans Schlau ", , 1.3); Student c( b); // per Kopierkonstruktor Kein Wertparameter beim Kopierkonstruktor! Student( Student s); //nicht erlaubt Call by value würde eine Kopie s erzeugen, für die der Kopierkonstruktor benötigt wird. Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

6 Student :: Student ( string name, int matnr, double note = 5.0) { // weiterer Konstruktor Name = name ; MatNr = matnr ; Note = note ; } Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17 Konstruktor Beispiel class Student {... public : Student (); Student ( string name, int matnr, double note = 5.0); Student ( const Student &); }; Student :: Student () { // Default - Konstruktor Name =" Max Mustermann "; MatNr = 0; Note = 5.0; } Student :: Student ( const Student & s) { // Kopier - Konstruktor Name = s. Name ; MatNr = s. MatNr ; Note = s. Note ; }

7 Objekte erzeugen durch verschiedene Konstruktoren Student alice, // Default - Konstruktor bob ( " Bob Meier ", , 2.3), chris ( " Chris Schmitz ", ); Student lisa ( alice ); // Kopierkonstruktor Student bobby = bob ; // Kopierkonstruktor Student bobby( bob); bzw. Student bobby= bob; synonyme Syntax Kopierkonstruktor Student alice; Default-Konstruktor Student alice(); keine gültige Syntax für Default-Konstruktor-Aufruf (verwechselbar mit Funktionsdeklaration!) Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

8 Destruktor wird automatisch beim Vernichten eines Objektes aufgerufen Zweck: z.b. Speicher eines dynamischen Feldes wieder freigeben jede Klasse hat genau einen Destruktor ~Student () {... } wird kein Destruktor deklariert, so gibt es immer einen impliziten Destruktor, der nichts tut (wie ~Student() {}) Ebenso gibt es in jeder Klasse auch einen impliziten Default-Konstruktor (falls keine Konstruktoren deklariert werden) Kopierkonstruktor Zuweisungsoperator operator= class Array { double * feld ; public : Array ( int laenge ) { feld = new double [ laenge ]; } ~ Array () { delete [] feld ; } }; // Problem : impliziter Kop. konstr. und operator = ungeeignet Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

9 Zugriffskontrolle private-bereich: Zugriff nur durch Methoden derselben Klasse public-bereich: Zugriff uneingeschränkt über Objekt möglich class Student { private : string Name ; // Attribute int MatNr ; double Note ; public : // Konstruktor Student ( string Name, double Note, int MatNr ); // Destruktor ~ Student (); }; bool hat_ bestanden () const ; // Methoden void berechne_ Note ( int Punkte ); Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

10 Zugriffskontrolle: Klassen vs. Strukturen public-/private-bereiche auch in Strukturen möglich einziger Unterschied: Default-Verhalten, wenn nichts angegeben Strukturen: standardmäßig public Klassen: standardmäßig private für objektorientierte Programmierung werden i.d.r. Klassen verwendet struct Datum { int Tag, Monat, Jahr ; // alles public private : double geheim ; }; class Date { int Day, Month, Year ; // alles private public : int GetMonth () const ; void SetMonth ( int month ); }; Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

11 Vorteile der Zugriffskontrolle private-bereich: Zugriff nur durch Methoden derselben Klasse in der Regel für Attribute einer Klasse Attribute sollen vor willkürlichem Zugriff geschützt werden Zugriff auf private Attribute nur über public-methoden der Klasse möglich public-bereich: Zugriff uneingeschränkt über Objekt möglich in der Regel für Methoden einer Klasse ermöglicht Arbeiten mit einer Klasse über wohldefinierte Schnittstelle Vorteile objektorientierter Programmierung: Datenkapselung: für den Nutzer einer Klasse tritt deren interne Arbeitsweise in den Hintergrund einfache Wartung: private Interna der Klasse können ausgetauscht werden ohne Auswirkung auf den Nutzer Wiederverwendbarkeit durch wohldefinierte öffentliche Schnittstelle Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

12 Beispiel zu Datenkapselung / Wartung Beispiel: Klasse für komplexe Zahlen class Complex { private : // private Interna double Re, Im; // Real - und Imaginaerteil public : // oeffentliche Schnittstelle Complex ( double re =0, double im =0) // Konstruktor { Re= re; Im= im; } double GetReal () const { return Re; } double GetImag () const { return Im; } double GetAbs () const ; // Betrag double GetPhi () const ; // Winkel }; void SetCartesian ( double re, double im) { Re= re; Im= im; } void SetPolar ( double abs, double phi ) { Re= abs * cos ( phi ); Im= abs * sin ( phi ); } Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

13 Beispiel (2): Anwender-Code mit Complex Klasse Complex + Operatorüberladung für operator + - * / << >> Neuer Datentyp Benutzer kann Code wie diesen schreiben: Complex x, // = i = 0 y( 2.4), // = i = 2.4 z( 0, 1); // = i = i x= y* z - z; double winkel = x. GetPhi (); z. SetPolar ( 2, winkel ); cout << " z = " << z << endl ; öffentliche Schnittstelle erlaubt sowohl kartesische Darstellung (Real-/Imag.teil) als auch Polarkoordinaten-Darstellung intere Realisierung verborgen (private-bereich, Implementierung der Methoden) kann auch komplett ausgetauscht werden, ohne Auswirkung auf Benutzer der Klasse, solange Schnittstelle gleich bleibt Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

14 Klasse nach Austausch der internen Attribute Austausch der Interna bei unveränderter Schnittstelle nach außen hin ändert sich nichts, Anwender-Code bleibt gleich! class Complex { private : // private Interna ( ausgetauscht ) double Abs, Phi ; // Polarkoordinaten public : // oeffentliche Schnittstelle wie vorher Complex ( double re =0, double im =0) // Konstruktor { SetCartesian ( re, im ); } double GetReal () const { return Abs * cos ( Phi ); } double GetImag () const { return Abs * sin ( Phi ); } double GetAbs () const { return Abs ; } double GetPhi () const { return Phi ; } }; void SetCartesian ( double re, double im ); void SetPolar ( double abs, double phi ) { Abs = abs ; Phi = phi ; } Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

15 Beispiel: Array-Klasse Implizite Elemente jeder Klasse (falls nicht vom Benutzer überschrieben): Default-Konstruktor (falls keine Konstruktoren deklariert werden) Kopierkonstruktor Destruktor Zuweisungsoperator operator= müssen bei Klassen mit dynam. Speicherverwaltung überschrieben werden! Mindestanforderungen an Array-Klasse: class Array { private : double * feld ; // Daten int L; // Laenge public : Array ( int laenge ); Array ( const Array & a); ~ Array (); Array & operator = ( const Array & a); }; Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

16 Array-Klasse (2) Schnittstelle soll weitere Methoden zur Verfügung stellen: Länge abfragen (Getter für L): int size () const { return L; } Länge ändern: void resize ( int laenge ); Zugriffsoperatoren: double & operator [] ( int i); // (a) schreiben / lesen double operator [] ( int i) const ; // ( b) nur lesen Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17

17 Array-Klasse: Zugriffsoperator Zugriffsoperatoren als Methoden der Klasse Array: double & operator [] ( int i); // (a) schreiben / lesen double operator [] ( int i) const ; // ( b) nur lesen Variante (b) sichert zu, dass Objekt nicht verändert wird unterschiedliche Signatur durch const! Frage: Wann wird welche Variante aufgerufen? // Array A; nicht erlaubt, da kein // Default - Konstruktor vorhanden Array B( 7); // Array der Laenge 7 B [1]= 1.3; // Schreibzugriff mit ( a) const Array C( B); // konstante Kopie von B cout << C [1] << endl ; // Lesezugriff mit ( b), da C konst. cout << B [1] << endl ; // Lesezugriff mit ( a) Sven Groß (IGPM, RWTH Aachen) C++ Teil Juni / 17