1

Programowanie obiektowe

Wykład 4

Dziedziczenie

Konstruktory i destruktory

2

Programowanie obiektowe

Dziedziczenie

Dziedziczenie to technika pozwalaj

ą

ca na definiowanie nowych klas przy

wykorzystaniu klas wcze

ś

niej istniej

ą

cych

Wyra

ż

a zwi

ą

zki hierarchiczne mi

ę

dzy klasami;

Specjalizuje lub generalizuje klasy;

Przykład:

ka

ż

dy dorosły i ka

ż

de dziecko jest osob

ą

(generalizacja);

dorosły jest przypadkiem szczególnym osoby, podobnie jak dziecko
(specjalizacja);

osoba

dziecko

dorosły

klasa bazowa

klasy pochodne

3

Programowanie obiektowe

Klasa pochodna:



dziedziczy wszystkie zmienne z sekcji „public” i „protected” klasy
bazowej;



dziedziczy wszystkie funkcje z sekcji „public” i „protected” klasy
bazowej;



do dost

ę

pnych składowych klasy bazowej mo

ż

na si

ę

odwoływa

ć

poprzez operator zakresu „::”;

W klasie pochodnej mo

ż

na tak

ż

e:



zdefiniowa

ć

dodatkowe zmienne składowe;



zdefiniowa

ć

dodatkowe funkcje składowe;



przedefiniowa

ć

(zmieni

ć

) funkcje składowe odziedziczone

z klasy bazowej (polimorfizm);

Dziedziczenie

4

Programowanie obiektowe

Posta

ć

ogólna dziedziczenia:

class Klasa_pochodna: sekcja Klasa_bazowa_1 [, Klasa_bazowa_N]

{

// nowe składowe

// funkcje odziedziczone nadpisane (przedefiniowane)

};

tzw. dziedziczenie wielobazowe

Dziedziczenie

sekcja docelowa dla składowych

dziedziczonych

5

Programowanie obiektowe

Dziedziczenie

Je

ż

eli w klasie bazowej i w klasie pochodnej s

ą

składniki o tej samej

nazwie, wówczas w zakresie klasy pochodnej składnik
z tej klasy zasłania odziedziczony składnik z klasy bazowej

Je

ś

li składnik klasy bazowej jest zasłoni

ę

ty to odwołanie si

ę

do niego

jest mo

ż

liwe z u

ż

yciem operatora zakresu (::)

6

Programowanie obiektowe

Przykład – klasa osoba

class osoba
{

int wiek;
char imi

ę

[20], nazwisko[30];

public:

void wczytaj();
void ustaw(int wiek, char *p_imi

ę

, char *p_nazwisko);

void wypisz();

};

7

Programowanie obiektowe

Zało

ż

enia rozszerzaj

ą

ce dla klasy „dorosly”:



numer dowodu:



char *nr_dowodu;



prywatny dla klasy „dorosly”;



metody wczytaj, wypisz, ustaw:



dost

ę

pne publicznie;



odziedziczone z klasy bazowej;

Przykład – klasa dorosly

8

Programowanie obiektowe

Klasa „dorosly”

class dorosly: public osoba
{

char * nr_dowodu;

public:

void wczytaj ();
void wypisz ();
void ustaw(int wiek, char *p_imie, char *p_nazwisko,

char *nr_dow);

};

klasa pochodna

klasa bazowa

sekcja docelowa dla składowych

dziedziczonych

nowa składowa

metody odziedziczone ale przedefiniowane

Dziedziczenie

9

Programowanie obiektowe

sekcja docelowa dla składowych dziedziczonych:

class Klasa_pochodna :

public

Klasa_bazowa;

// sekcja

// private

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_bazowa

// sekcja

// private

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_pochodna

Dziedziczenie

dziedziczone ale niedostępne w klasie
pochodnej; dostępne poprzez
dziedziczone funkcje nieprywatne

10

Programowanie obiektowe

sekcja docelowa dla składowych dziedziczonych:

class Klasa_pochodna :

protected

Klasa_bazowa;

// sekcja

// pivate

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_bazowa

// sekcja

// pivate

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_pochodna

Dziedziczenie

dziedziczone ale niedostępne w klasie
pochodnej; dostępne poprzez
dziedziczone funkcje nieprywatne

11

Programowanie obiektowe

sekcja docelowa dla składowych dziedziczonych:



class Klasa_pochodna :

private

Klasa_bazowa;

// sekcja

// private

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_bazowa

// sekcja

// private

// sekcja

// protected

// sekcja

// public

Klasa_pochodna

Dziedziczenie

dziedziczone ale niedostępne w klasie
pochodnej; dostępne poprzez
dziedziczone funkcje nieprywatne

12

Programowanie obiektowe

Z zakresu klasy pochodnej do prywatnych składników klasy
bazowej mo

ż

na si

ę

ga

ć

tylko poprzez funkcje składowe klasy

bazowej

Do składników protected i public klasy bazowej mamy dost

ę

p

bezpo

ś

redni;

Dziedziczenie prywatne stosujemy wtedy, gdy chcemy aby nie było
publicznego dost

ę

pu do odziedziczonych składników klasy

bazowej;

Nie podlegaj

ą

dziedziczeniu:



konstruktory



destruktory

Dziedziczenie

trzeba je zdefiniować w klasie pochodnej

13

Programowanie obiektowe

Dziedziczenie jest technik

ą

definiowania nowych klas;

Dziedziczenie jest jedn

ą

z najwspanialszych cech j

ę

zyków

programowania obiektowego;

Umo

ż

liwia:



oszcz

ę

dno

ść

pracy,



tworzenie hierarchii klas (hierarchia wprowadza naturalne
relacje mi

ę

dzy klasami),



tworzenie klas ogólnych (klas przeznaczonych do
dziedziczenia np. ogólna klasa „kolejka”)

Dziedziczenie - podsumowanie

14

Programowanie obiektowe

Przykład hierarchii klas

Dziedziczenie

samochód

osobowy

ciężarowy

autobus

Fiat

VW

opel

„wywodzi się”

15

Programowanie obiektowe

Zgodno

ść

typów:

class KlasaA
{

…

}
class KlasaB: public KlasaA
{

....

};

KlasaA a;
KlasaB b;

a = b; // ?

b = a; // ?

dozwolone, ale kopiuje si

ę

tylko tyle, ile jest w KlasaA

niedozwolone

Dziedziczenie - ograniczenia

zmienne obiektowe (obiekty)

16

Programowanie obiektowe

Zgodno

ść

typów:

KlasaA *ap;
KlasaB *bp;

ap = bp;

// ?

bp = ap;

// ?

bp = (KlasaB*) ap;

// ?

bp = dynamic_cast<KlasaB*>(ap); // ?



Operator dynamic_cast zwraca 0 (dla wska

ź

ników) lub zgłasza

bad_cast (dla referencji), gdy rzutowanie si

ę

nie powiedzie;

poprawne (wyst

ą

pi polimorfizm)

niedozwolone

dozwolone (styl j

ę

zyka C)

dozwolone (styl j

ę

zyka C++)

Dziedziczenie

wska

ź

niki na obiekty

17

Programowanie obiektowe

Konstruktory

pierwsza (najcz

ęś

ciej publiczna) funkcja składowa obiektu, o nazwie

takiej samej jak nazwa klasy;

słu

ż

y do inicjowania obiektów danej klasy, tzn. do nadawania warto

ś

ci

pocz

ą

tkowych składnikom definiowanego (wła

ś

nie) obiektu (w trakcie

deklaracji obiektu przydziela mu si

ę

miejsce w PAO);

metoda bezzwrotna (nie mo

ż

na u

ż

y

ć

nawet typu „void”!);

definiowany tak jak funkcja składowa:



wewn

ą

trz deklaracji klasy – domy

ś

lnie „inline”;



poza deklaracj

ą

klasy:

•

jak zwykła metoda;

•

jak metoda „inline”;

wywoływany automatycznie w momencie tworzenia (deklaracji)
konkretnego obiektu;

konstruktor cz

ę

sto bywa przeci

ąż

any;

w przypadku braku konstruktora w definicji klasy doł

ą

czany jest

konstruktor pusty (bez instrukcji)

18

Programowanie obiektowe

Konstruktor domy

ś

lny



funkcja składowa , któr

ą

mo

ż

na wywoła

ć

bez argumentów lub z

domy

ś

lnymi warto

ś

ciami;



je

ż

eli nie został zadeklarowany

ż

aden konstruktor to kompilator

doł

ą

cza pusty konstruktor domy

ś

lny:

Klasa :: Klasa() { };



je

ż

eli zadeklarujemy konstruktor przeci

ąż

ony (z parametrami) to

kompilator nie doł

ą

czy domy

ś

lnego bezparametrowego;



kolejno

ść

wywoła

ń

konstruktorów:



klasy bazowe w kolejno

ś

ci deklaracji,



obiektowe składowe klasy w kolejno

ś

ci deklaracji,



ciało konstruktora;

Konstruktory

19

Programowanie obiektowe

Lista inicjalizacyjna konstruktora



słu

ż

y do inicjowania składników klasy b

ę

d

ą

cych stałymi lub

zmiennymi;



stanowi obej

ś

cie ograniczenia,

ż

e w definicji klasy zmienne i

stałe nie mog

ą

by

ć

inicjalizowane (nie mo

ż

na im nadawa

ć

warto

ś

ci pocz

ą

tkowych);



pojawia si

ę

tylko przy definicji konstruktora, a nie przy jego

deklaracji;

klasa::klasa(argumenty) : nazwa_stałej(warto

ść

pocz

ą

tkowa)

[ , nazwa_stałej(warto

ść

pocz

ą

tkowa)]

{

// ciało konstruktora

};

Konstruktory

20

Programowanie obiektowe

Lista inicjalizacyjna konstruktora – przykład 1

class Punkt

{

double x, y;

public:

// …

Punkt(): x(0.0), y(0.0) { };

Punkt(double a, double b) : x(a), y(b) { };

};

Konstruktory

21

Programowanie obiektowe

Lista inicjalizacyjna konstruktora – przykład 2

class abc
{

const double stala;
float x;
char c;

public:

abc(float pp, double dd, char znak);

};

...
abc::abc(float pp, double dd, char znak) : stala(dd), c(znak)
{

x=pp;

}

deklaracja konstruktora

Konstruktory

definicja konstruktora

22

Programowanie obiektowe

Lista inicjalizacyjna konstruktora



umo

ż

liwia inicjalizowanie zmiennych – tak jak w kodzie

konstruktora;



ponadto umo

ż

liwia inicjalizowanie pól: referencji oraz stałych;



kolejno

ść

inicjalizacji:



składowe w kolejno

ś

ci deklaracji,



ciało konstruktora;

Konstruktory

23

Programowanie obiektowe

Lista inicjalizacyjna konstruktora – przykład 3

class Odcinek

{

Punkt p1;

Punkt p2;

Odcinek(double x1, double y1, double x2, double y2);

};

...

Odcinek::Odcinek(double x1, double y1, double x2, double y2): p1(x1, y1)

{

p2 = Punkt(2.0, 2.0);

};

Konstruktory

• obiekt p1 – inicjowanie listą
• obiekt p2 – inicjowanie konstruktorem (zadziałają dwa konstruktory!)

24

Programowanie obiektowe

ostatnia funkcja wykonywana przed usuni

ę

ciem obiektu;

nazwa taka, jak nazwa klasy, ale poprzedzona tyld

ą

„~”;

bez parametrów wej

ś

ciowych;

bez mo

ż

liwo

ś

ci przeci

ąż

ania (jeden w klasie);

wywoływany automatycznie w momencie niszczenia obiektu
(wychodzenia z bloku)

kolejno

ść

wywoływania:



ciało destruktora;



destruktory obiektów składowych (kolejno

ść

odwrotna do deklaracji

w klasie);



destruktor klasy (klas) bazowych (kolejno

ść

odwrotna do deklaracji

w klasie);

to, kiedy dokładnie likwidowane s

ą

obiekty zale

ż

y od konkretnego

kompilatora

Destruktory

25

Programowanie obiektowe

Destruktor klasy „Klasa”:

~Klasa() { };

lub

~Klasa();

…

Klasa::~Klasa() { };

Przykład:

~Punkt()

{cout << "Destruktor punktu x= " <<x << ", y= " << y << "\n"; }

~Odcinek()

{ cout << "Destruktor odcinka \n"; }

Destruktory

26

Programowanie obiektowe

Przykłady programowe

Konstruktory

Program 4.1a

Program 4.1b

C:\

C:\

27

Programowanie obiektowe

Konstruktor klasy pochodnej



Lista inicjalizacyjna konstruktora

class KlasaA {

public:

KlasaA (int t)
{ ...};

};
class KlasaB : public KlasaA

//deklaracja klasy pochodnej

{

public:

int x;
KlasaB (int par1, int par2) : KlasaA(par1), x(par2)
{ ...
};

};

Konstruktory

28

Programowanie obiektowe

Konstruktor klasy pochodnej



Lista inicjalizacyjna konstruktora



Na li

ś

cie musz

ą

znale

źć

si

ę

konstruktory wszystkich klas

bazowych;

•

Ich brak oznacza dla kompilatora konieczno

ść

wywołania

konstruktorów domy

ś

lnych z klas bazowych;

• Je

ż

eli w klasie bazowej brak jest domy

ś

lnego konstruktora a s

ą

inne konstruktory, to zostanie wygenerowany bł

ą

d;



Kolejno

ść

inicjalizacji:

• klasy bazowe (bezpo

ś

redni przodkowie w kolejno

ś

ci deklaracji),

• składowe w kolejno

ś

ci deklaracji,

• ciało konstruktora;

Konstruktory

29

Programowanie obiektowe

Konstruktor klasy pochodnej - Przykład

class dorosly: public osoba

{

char * nr_dowodu;

public:

void wczytaj ();

void wypisz ();

void ustaw(int wiek, char *p_imie, char *p_nazwisko, char *nr_dow);

dorosly(int k_wiek, char *p_imie, char *p_nazwisko, char *nr_dow) :

osoba (wiek, p_imie, p_nazwisko),

nr_dowodu(copy_string(nr_dow)) { };

};

Konstruktory

Program 4.2

30

Programowanie obiektowe

Konstruktor jest zwykle deklarowany jako publiczny, bo przecież
wprowadzane nim obiekty mogą być używane przez klasy zewnętrzne

Możemy jednak dla konstruktora przewidzieć ochronę za pomocą etykiet
private lub protected

Wówczas jednak także konstruowane obiekty będą dostępne tylko w obrębie
klasy z tym konstruktorem jako private albo jako protected tylko w zakresie
klas dziedziczących.

Konstruktor może zamiast definiować obiekty podawać kopie obiektów
zawartych w innej klasie. Wtedy jest to tak zwany

konstruktor kopiujący

.

Konstruktor może dokonywać konwersji typu obiektu z jednego w drugi.
Nazywamy go wtedy

konstruktorem konwertującym

.

Konstruktory

31

Programowanie obiektowe

Konstruktor i destruktor



dla obiektów zdefiniowanych w blokach programowych:



konstruktor jest wywoływany, gdy sterowanie napotyka kod definicji
zmiennej – obiektu;



destruktory wywoływane po opuszczeniu bloku w kolejno

ś

ci

odwrotnej do konstruktorów;



dla obiektów globalnych (statycznych):



konstruktory s

ą

uaktywniane przed wywołaniem funkcji main(),

w kolejno

ś

ci definicji;



destruktory s

ą

uaktywniane po zako

ń

czeniu bloku main(),

w kolejno

ś

ci odwrotnej;



dla obiektów dynamicznych:



po zastosowaniu operatora „new”: alokacja pami

ę

ci a potem

wywołanie konstruktora;



po zastosowaniu „delete”: wywołanie destruktora i potem dealokacja
pami

ę

ci;

Destruktory

32

Programowanie obiektowe

Przykłady programowe

Konstruktory i destruktory

Program 4.3

Program 4.4

33

Programowanie obiektowe

Konstruktorem kopiującym w danej klasie jest konstruktor, który można
wywołać z jednym argumentem typu referencja obiektu danej klasy:

klasa::klasa(klasa &)

Konstruktor kopiujący wprowadza obiekty identyczne z już istniejącymi,
czyli ich kopie (konstruowanie obiektu na podstawie wzoru).

Konstruktor kopiujący może być wywołany niejawnie:

1.

W sytuacji gdy do funkcji jest przez wartość przesyłany obiekt klasy X.
Wówczas tworzona jest kopia tego obiektu.

2.

W sytuacji kiedy funkcja zwraca przez wartość obiekt klasy X.
Wtedy także tworzona jest kopia obiektu.

To, że konstruktor kopiujący podaje obiekt kopiowany przez referencję daje
mu możliwość zmiany zawartości obiektu klasy!!

Konstruktor kopiujący

34

Programowanie obiektowe

Przyjrzyjmy się wywołaniu konstruktora klasy o nazwie klasa, którego
argumentem jest referencja do obiektu danej klasy

klasa::klasa(klasa&)

Taki konstruktor nie konstruuje nowego obiektu tylko tworzy kopię innego,
już istniejącego obiektu danej klasy.

Pozostałe argumenty konstruktora są domyślne.

Przykłady konstruktorów kopiujących:

X::X(X&)

lub

X::X(X&, float=3.1415, int=0)

Konstruktor kopiujący

35

Programowanie obiektowe

Nie można pominąć referencji w konstruktorze kopiującym, bo gdyby
konstruktor X wywoływał obiekty swojej klasy X przez wartość, czyli
wytwarzałby swoją kopię, to powstaje nie zamknięta pętla tworzenia kopii.

Konstruktor kopiujący może uszkodzić oryginał!!

Zabezpieczamy się przed taką sytuacją następująco:

X::X(const X&obiekt)

Teraz konstruktor X wie, że obiekt klasy X musi być wywoływany jako
stały. Konstruktor kopiujący jest domyślnie typu const, czyli nie może
zmienić sam siebie.

Konstruktor kopiujący

36

Programowanie obiektowe

Przykład programowy

Program 4.5

Konstruktor kopiujący

37

Programowanie obiektowe