Wykład 6

Funkcje wirtualne

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

1

Szablony funkcji

Szablony klas

Funkcje wirtualne

Polimorfizm jest obsługiwany przez język C++ zarówno na etapie
kompilacji (przeciążanie funkcji i operatorów), jak i na etapie wykonania
(dziedziczenie i funkcje wirtualne)

Funkcja wirtualna to metoda składowa zadeklarowana w klasie bazowej
a zdefiniowana w klasie pochodnej

Programowanie obiektowe

2

a zdefiniowana w klasie pochodnej

Aby utworzyć funkcję wirtualną należy jej deklaracje w klasie bazowej
poprzedzić słowem kluczowym virtual

Zasadę, pozwalającą funkcjom wirtualnym realizować polimorfizm
określamy w skrócie jako „jeden interfejs, wiele metod”

W klasie bazowej ma miejsce definicja intejfejsu; każda definicja funkcji
wirtualnej w klasie pochodnej to implementacja funkcji specyficznych dla
danej klasy pochodnej

Funkcje wirtualne

Przykład (jeden interfejs, dwie metody):
konwersja litrów na galony i temperatury w stopniach Fahrenheita na
stopnie Celsjusza z wykorzystaniem funkcji wirtualnych

Programowanie obiektowe

3

Program 5.1

Funkcje wirtualne

Funkcję wirtualną można wywoływać w „normalny sposób”, tzn.
wykorzystując nazwę obiektu i operator kropki

Do wskazywania obiektów klas pochodnych można wykorzystać wskaźnik
ich klasy bazowej

Wówczas kompilator C++ decyduje o wyborze wersji funkcji na podstawie
typu obiektu wskazywanego przez ten wskaźnik; wybór odbywa się na
etapie wykonania programu

Programowanie obiektowe

4

etapie wykonania programu

Oznacza to, że wskazanie różnych obiektów spowoduje wskazanie różnych
wersji funkcji wirtualnej

Przykład

Program 5.2

Funkcje wirtualne

Atrybut virtual jest dziedziczony

Oznacza to, że bez względu na to, ile razy jest dziedziczona funkcja
wirtualna pozostaje funkcją wirtualną

Przykład

Program 5.3

Programowanie obiektowe

5

Program 5.3

Funkcje wirtualne

Funkcje wirtualne są hierarchiczne

Funkcja zadeklarowana w klasie bazowej jako virtual może być
przesłonięta (tj. przedefiniowana) w klasie pochodnej, ale nie musi być tak
zawsze

Jeśli w klasie pochodnej funkcja wirtualna nie zostanie przesłonięta, wtedy
obiekty tej klasy odwołujące się do takiej funkcji wirtualnej będą
wykorzystywały funkcję zdefiniowana w klasie bazowej

Programowanie obiektowe

6

wykorzystywały funkcję zdefiniowana w klasie bazowej

Przykład

Program 5.4

Szablony (funkcji i klas)

Synonimy: szablon funkcji, funkcja szablonowa, funkcja ogólna

Szablony są jedną z najbardziej wyrafinowanych i najbardziej efektywnych
cech języka C++

Zostały dodane do specyfikacji języka zaledwie kilka lat temu

Dzięki szablonom możliwe jest tworzenie tzw. ogólnych definicji funkcji
i klas

W ogólnych funkcjach lub klasach typ danych, na których operuje funkcja

Programowanie obiektowe

7

W ogólnych funkcjach lub klasach typ danych, na których operuje funkcja
lub klasa jest określany jako parametr

W konsekwencji można stworzyć funkcję lub klasę, przystosowaną do pracy
z kilkoma różnymi typami danych, bez konieczności jawnego
redefiniowania specyfikacji dla poszczególnych typów

Funkcja może być zatem w pewnym stopniu inteligentna: może
samodzielnie dobrać zarówno typ argumentów, jak typ wyniku samej
funkcji!

Szablony funkcji

Funkcję ogólną (szablon funkcji) tworzymy posługując się słowem
kluczowym template

template <class Ttype > typ_zwracany nazwa_funkcji(lista parametrów)

{

// ciało funkcji

}

Programowanie obiektowe

8

}

gdzie:

Ttype – symboliczna nazwa typu danych wykorzystywanych przez
funkcję (podczas wywołania funkcji kompilator zamienia ten typ na
rzeczywisty typ danych)
class - słowo kluczowe konieczne, aby powstał szablon;

Uwaga:

Jeśli parametrów szablonu jest więcej niż jeden, to po przecinku
powtarzamy słowo class i podajemy kolejną nazwę parametru;

Funkcje ogólne są podobne do funkcji przeciążonych, ale podczas pracy
z nimi obowiązuje więcej ograniczeń

W odróżnieniu od funkcji przeciążonej funkcja ogólna musi we wszystkich
wersjach wykonywać te same operacje (tyle, że na zmiennych różnych
typów)

Nazwa szablonu musi być zdefiniowana w zakresie globalnym, czyli na
zewnątrz wszystkich funkcji i klas.

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

9

zewnątrz wszystkich funkcji i klas.

Parametr szablonu musi wystąpić jako typ argumentu funkcji definiowanej
tym szablonem.

Parametrem szablonu funkcji może być typ obiektu czyli nazwa klasy.

Definicja szablonu nie powoduje jeszcze utworzenia funkcji szablonowej.
Zostanie ona utworzona dopiero po wystąpieniu w kodzie nazwy tej funkcji
(wywołaniu). Utworzenie odbędzie się zgodnie z „recepturą” zapisaną w
szablonie.

Nazwa funkcji ogólnej nie powinna pokrywać się z innymi nazwami
zmiennych i funkcji globalnych.

Parametr szablonu – nazwany podczas deklarowania szablonu – nie musi
mieć tej samej nazwy podczas definiowania szablonu.

Dwa szablony o takiej samej nazwie mogą wystąpić w tym samym kodzie;
należy tylko uważać, aby jeden nie był szczególnym przypadkiem drugiego

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

10

należy tylko uważać, aby jeden nie był szczególnym przypadkiem drugiego
(wówczas linker nie wiedziałby, z którego ma skorzystać)

Szablon wstawiając do wzorca funkcji różne typy argumentów realizuje tak
naprawdę przeciążenie nazwy funkcji.

Sam szablon też może być przeciążony czyli w tym samym zakresie
ważności może wystąpić dwa lub kilka razy z tą sama nazwą, ale różnymi
parametrami, np.:

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

11

template <class TypSymb> void funkcja (TypSymb, int);
template <class TypSymb > void funkcja (TypSymb, int, float, char);

Szablon jest deklarowany globalnie, ale stosowany lokalnie; dlatego nie
powinien używać nazw zmiennych globalnych

UWAGA: szablony ciągle są nowością: w różnych środowiskach języka
C++, a szczególnie w zakresie pracy linkerów mogą występować problemy

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

12

C++, a szczególnie w zakresie pracy linkerów mogą występować problemy

W szablonie możemy stosować kwalifikatory inline, extern, static.
Pamiętajmy jednak, że słowo to odnosi się ostatecznie nie do szablonu ale
do funkcji, która wg tego szablonu zostanie zbudowana:

Przykład

template <class bb> inline bb wieksza (bb z1, bb z2)

{

return (z1>z2)? z1:z2;

}

Sortowanie przez zamianę (bąbelkowe)

44

Klucze

pocz

ą

tkowe

55

i = 2

i = 3

i = 5

i = 4

44

06

06

06

K r o k i a l g o r y t m u

12

12

06

12

06

12

i = 6

06

12

i = 7

06

12

i = 8

Programowanie obiektowe

13

42

18

06

94

67

12

42

18

94

67

12

55

55

18

94

42

67

44

44

55

42

18

67

94

44

55

42

18

67

94

44

55

42

18

67

94

44

55

42

18

67

94

44

55

42

18

67

94

Szablony funkcji

Funkcje ogólne (szablony funkcji) są bardzo użyteczne

Można je stosować w tych sytuacjach, kiedy różne funkcje wykorzystują
ten sam ogólny algorytm

Programowanie obiektowe

14

Przykład: funkcja ogólna, realizująca sortowanie bąbelkowe

Program 5.5

Szablony klas

Oprócz funkcji ogólnych (szablonów funkcji) w języku C++ można także
definiować szablony klas (klasy ogólne)

W takim przypadku tworzona klasa zawiera definicje wszystkich
wykorzystywanych przez nią algorytmów, jednak typ danych, na których

Programowanie obiektowe

15

wykorzystywanych przez nią algorytmów, jednak typ danych, na których
klasa operuje, zostanie przekazany do niej jako parametr dopiero w chwili
tworzenia obiektów

Szablony klas

Ogólna składnia szablonu klasy:

template <class Ttype > class nazwa_klasy

{

// ciało klasy

}

Programowanie obiektowe

16

gdzie Ttype oznacza nazwę typu, który zostanie określony podczas tworzenia

obiektu (egzemplarza klasy)

Można zdefiniować więcej niż jeden typ ogólny: wówczas kolejne typy są
oddzielane od siebie przecinkami trzeba powtarzać słowo class);

Po utworzeniu klasy ogólnej można stworzyć obiekt (egzemplarz klasy),
posługując się składnią:

nazwa_klasy <typ_rzeczywisty> nazwa_obiektu;

Szablony klas

Przykład 1: szablon klasy: stos ogólny

Przykład 2: szablon klasy z dwoma typami ogólnymi

Program 5.6

Programowanie obiektowe

17

Przykład 2: szablon klasy z dwoma typami ogólnymi

Program 5.7

Szablony klas

Przeciążanie operatora []

Program 5.8

Program 5.9

Programowanie obiektowe

18

Przykład 3: szablon klasy: ogólna, bezpieczna tablica

Program 5.10

Szablony klas

W szablonach klas można posługiwać się także argumentami, które nie
służą do określenia typu

Składnia szablonu, w przypadku użycia takiego parametru nie ulega zmianie

Programowanie obiektowe

19

Program 5.11

Szablony klas

W szablonach klas można definiować argumenty domyślne, związane z
typem ogólnym, np.

template <class X=int> class MojaKlasa( ...

Dopuszcza się także definiowanie wartości domyślnych dla argumentów nie
służących do określania typu

Wartość domyślna jest wykorzystywana wtedy, gdy podczas tworzenia
obiektu (egzemplarza klasy) żadna wartość nie zostanie wyspecyfikowana w

Programowanie obiektowe

20

obiektu (egzemplarza klasy) żadna wartość nie zostanie wyspecyfikowana w
sposób jawny

Wartości domyślne dla argumentów nie służących do określania typu
definiuje się w taki sam sposób, jak dla standardowych argumentów funkcji

Przykład

Program 5.12

Programowanie obiektowe

21