Programmieren II Abstrakte Klassen / Virtuelle Methoden. Programmieren II Abstrakte Klassen / Virtuelle Methoden

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1 Einleitende Bemerkungen Einleitende Bemerkungen Aspekte Aufbau von sinnvollen Klassenhierarchien Verwaltung von Objekten unterschiedlichen Typs Mitarbeiter Besonderheiten der Anwendung jeder Angehörige der Hochschule ist entweder Mitarbeiter oder jeder Mitarbeiter ist entweder oder ein Mitarbeiter 12/1 man braucht also Objekte vom Typ bzw. Mitarbeiter gar nicht 12/2 Einleitende Bemerkungen man braucht also Objekte vom Typ bzw. Mitarbeiter gar nicht Mitarbeiter Warum nimmt man diese Klassen trotzdem in die Hierarchie auf? int pnummer_; Mitarbeiter void display_gehalt( ); // virtuell ; string name_; string vorname_; ; // virtuell int mnummer_; ( string n, string v, int m ); ; legt das Minimum an Eigenschaften und Fähigkeiten fest, die jedes Objekt vom Typ einer abgeleiteten Klasse haben muß (/* in Java: so genannte Interfaces */) für eine sinnvolle Verwaltung von Objekten wichtig 12/3 double gehalt_; ( string n, string v, int m, double g ); void display_gehalt( ); double szahl_; double slohn_; ( string n, string v, int p, double z, double l ); void display_gehalt( );

2 Deklaration der abstrakten Basisklasse Deklaration/Definition der abgeleiteten abstrakten Klasse Mitarbeiter Kennzeichnung als rein virtuelle Methode (/* = 0 */) die display-methode wird nicht definiert Konsequenz: class { string name_; string vorname_; virtual void display() = 0 ; ; #endif die display_gehalt-methode wird nicht definiert Konsequenz: Objekte vom Typ Mitarbeiter können nicht angelegt werden class Mitarbeiter : public { int pnummer_; void display(); virtual void display_gehalt() = 0; ; Objekte vom Typ können nicht angelegt werden deshalb heißt die Klasse abstrakt 12/5 12/6 Definition der Methode display der Klasse Mitarbeiter void Mitarbeiter::display() { cout << " " << endl; cout << "Name: " << name_ << endl; cout << "Vorname: " << vorname_ << endl; cout << "Personalnummer: " << pnummer_ << endl; Deklaration/Definition der abgeleiteten Klasse class : public Mitarbeiter { int gehalt_; (string n, string v, int p, int g) : gehalt_(g) { name_ = n; vorname_ = v; pnummer_ = p; ; void display_gehalt(); ; 12/7 wichtig, da es nur den Default-Konstruktor für die Basisklassen und Mitarbeiter gibt 12/8

3 Definition der Methode display_gehalt der Klasse void ::display_gehalt() { cout << "Gehalt: " << gehalt_ << endl; Ziel: einstellige Funktionen repräsentieren Funktion L_Funktion Q_Funktion jede Funktion hat einen Namen jede Funktion verfügt über eine Methode zum Berechnen des Funktionswerts an einer Stelle x (/* auswerten */) jede Funktion verfügt über eine Methode mit der die Nullstellen der Funktion angezeigt werden können (/* display_nullstellen */) jede Funktion ist von einem bestimmten Typ 12/9 abstrakte Klasse: Funktion die interessierenden Typen werden abgeleitet 12/10 Definition der abstrakten Klasse Funktion Deklaration einer abgeleiteten Klasse #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; class Funktion { string name_; virtual double auswerten( double x ) = 0; virtual void display_nullstellen( ) = 0 ; ; class L_Funktion : public Funktion { private: double basis_; L_Funktion ( string & name, double basis ); double auswerten( double x ); void display_nullstellen( ); ; 12/11 Hinweis: f(x) = log b (x), d.h. f(x) = c mit b c = x 12/12

4 Deklaration von abgeleiteten Klassen Definition der Methoden class Q_Funktion : public Funktion { private: double p_, q_; Q_Funktion ( string & name, double p, double q ); double auswerten( double x ); void display_nullstellen( ); ; L_Funktion::L_Funktion( string & name, double basis ) { name_ = name; if ( basis!= 0 basis!= 1 ) basis_ = basis; else basis = 2; double L_Funktion::auswerten( double x ) { double erg; if ( x > 0 ) erg = log(x)/log(basis_); return (erg); Hinweis: f(x) = x 2 + px + q 12/13 void L_Funktion::display_nullstellen( ) { cout << "Nullstelle:" << 1 << endl; Hinweis: log b (x) = ln(x)/ln(b); in C++ ist log(x) = ln(x) 12/14 Definition der Methoden Umgang mit Objekten (/* Version 1 statische Variante */) Q_Funktion::Q_Funktion( string & name, double p, double q ) { name_ = name; p_ = p; q_ = q; double Q_Funktion::auswerten( double x) { double erg; erg = (x * x) + (p_ * x) + q_; return (erg); void Q_Funktion::display_nullstellen( ) { string name; double b, p, q, x; // Eingabe der Parameter L_Funktion my_log_f(name,b); my_log_f.display_nullstellen(); if ( auswahl == 2 ) { // Eingabe der Parameter Q_Funktion my_qua_f(name,p,q); my_qua_f.display_nullstellen(); Hinweis: x 1 = - (p/2) + sqrt((p/2) 2 -q); x 2 = - (p/2) - sqrt((p/2) 2 -q) 12/15 12/16

5 Umgang mit Objekten (/* Version 2 dynamische Variante */) Umgang mit Objekten (/* Version 3 bessere dynamische Variante */) L_Funktion * my_log_f; Funktion * my_f; Q_Funktion * my_qua_f; string n; string n; double b, p, q, x; double b, p, q, x; // Eingabe der Parameter // Eingabe der Parameter my_f = new L_Funktion(n,b); my_log_f = new L_Funktion(n,b); (*my_log_f).display_nullstellen(); if ( auswahl == 2 ) { if ( auswahl == 2 ) { // Eingabe der Parameter // Eingabe der Parameter my_f = Q_Funktion(n,p,q); my_qua_f = Q_Funktion(n,p,q); (*my_qua_f).display_nullstellen(); 12/17 12/18 allgemeine Bemerkungen allgemeine Bemerkungen in einer Zeigervariablen, die die Adresse eines Objekts vom Typ der Basisklasse speichern kann, kann auch die Adresse eines Objekts einer abgeleiteten Klassen gespeichert werden mit Hilfe einer Zeigervariablen, die die Adresse eines Objekts vom Typ der Basisklasse speichern kann, kann auch auf Objekte abgeleiteter Klassen zugegriffen werden wenn eine Methode der Basisklasse virtual deklariert wurde, so wird in Abhängigkeit vom Typ des aktuell gespeicherten Objekts entschieden, welche Version dieser Methode verwendet wird Funktion * my_f; Funktion * my_f; my_f = new L_Funktion(n,b); my_f = new L_Funktion(n,b); my_f = new Q_Funktion(n,p,q); Polymorphie my_f = new Q_Funktion(n,p,q); 12/19 12/20

6 class Klasse1 { virtual { cout << '\t' << "Methode Klasse 1" << '\n'; ; ; class Klasse2 : public Klasse1 { { cout << '\t' << "Methode Klasse 2" << '\n'; ; ; class Klasse3 : public Klasse2 { { cout << '\t' << "Methode Klasse 3" << '\n'; ; ; 12/21 Klasse1 * myobjekt; int auswahl = 4; while ( auswahl!= 0 ) cin >> auswahl; myobjekt = new Klasse1; (*myobjekt).display(); else if ( auswahl == 2 ) { myobjekt = new Klasse2; (*myobjekt).display(); else if ( auswahl == 3 ) { myobjekt = new Klasse3; (*myobjekt).display(); else cout << "Ende"; 12/22 dasselbe Testprogramm Klasse1 * myobjekt; ohne virtual liefert int auswahl = 4; while ( auswahl!= 0 ) cin >> auswahl; class Klasse1 { myobjekt = new Klasse1; (*myobjekt).display(); { cout << '\t' << "Methode Klasse 1" << '\n'; ; ; else if ( auswahl == 2 ) { class Klasse2 : public Klasse1 { myobjekt = new Klasse2; (*myobjekt).display(); else if ( auswahl == 3 ) { { cout << '\t' << "Methode Klasse 2" << '\n'; ; myobjekt = new Klasse3; (*myobjekt).display(); ; class Klasse3 : public Klasse2 { else cout << "Ende"; 12/23 { cout << '\t' << "Methode Klasse 3" << '\n'; ; 12/24 ;

7 noch einmal ein wenig allgemeiner noch einmal ein wenig allgemeiner es habe die Basisklasse (!!!) eine Methode m_virtual, die als virtual deklariert wurde K3.1 K3.2 intern wird eine beim Übersetzen eine Tabelle angelegt, in der für jede Klasse der passende Maschinencode der Methode m_virtual gespeichert wird K3.1 K3.2 die Methode m_virtual ist in allen abgeleiteten Klassen ebenfalls eine virtuelle Methode (/* das Schlüsselwort virtual muß nicht wiederholt werden */) die Methode m_virtual kann in jeder abgeleiteten Klasse re-definiert werden (/* Name, Übergabeparameter und Ergebnistyp müssen gleich sein */) Maschinencode der Methode m_virtual für Maschinencode der Methode m_virtual für 12/25 Hinweis: falls die Methode einer Klasse nicht re-definiert wurde, so wird wie üblich geerbt 12/26 noch einmal ein wenig allgemeiner K3.1 K3.2 beim Aufruf der Methode m_virtual über eine Zeigervariable, die die Adresse eines Objekts vom Typ der Basisklasse speichern kann, wird festgestellt 1. von welchem Typ das Objekt ist (/* zu welcher Klasse das jeweilige Objekt gehört */), dessen Adresse gespeichert wird 2. aus der Tabelle für die Methode m_virtual wird der passende Maschinencode ausgewählt und ausgeführt 12/27