Wykład 6

Funkcje wirtualne

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

Szablony funkcji

Szablony klas

Funkcje wirtualne

Polimorfizm jest obsługiwany przez język C++ zarówno na etapie
kompilacji (przeciąŜanie 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

a zdefiniowana w klasie pochodnej

Aby utworzyć funkcję wirtualną naleŜy 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; kaŜda 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

Program 5.1

Funkcje wirtualne

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

Do wskazywania obiektów klas pochodnych moŜna 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

etapie wykonania programu

Oznacza to, Ŝe wskazanie róŜnych obiektów spowoduje wskazanie róŜnych
wersji funkcji wirtualnej

Przykład

Program 5.2

Funkcje wirtualne

Atrybut virtual jest dziedziczony

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

Przykład

Program 5.3

Programowanie obiektowe

Program 5.3

Funkcje wirtualne

Funkcje wirtualne są hierarchiczne

Funkcja zadeklarowana w klasie bazowej jako virtual moŜe 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

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 moŜliwe jest tworzenie tzw. ogólnych definicji funkcji
i klas

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

Programowanie obiektowe

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

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

Funkcja moŜe być zatem w pewnym stopniu inteligentna: moŜe
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

}

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 niŜ jeden, to po przecinku
powtarzamy słowo class i podajemy kolejną nazwę parametru;

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

W odróŜnieniu od funkcji przeciąŜonej funkcja ogólna musi we wszystkich
wersjach wykonywać te same operacje (tyle, Ŝe na zmiennych róŜnych
typów)

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

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

zewnątrz wszystkich funkcji i klas.

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

Parametrem szablonu funkcji moŜe 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;
naleŜy tylko uwaŜać, aby jeden nie był szczególnym przypadkiem drugiego

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

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

Szablon wstawiając do wzorca funkcji róŜne typy argumentów realizuje tak
naprawdę przeciąŜenie nazwy funkcji.

Sam szablon teŜ moŜe być przeciąŜony czyli w tym samym zakresie
waŜności moŜe wystąpić dwa lub kilka razy z tą sama nazwą, ale róŜnymi
parametrami, np.:

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

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 uŜywać nazw zmiennych globalnych

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

Szablony funkcji

Programowanie obiektowe

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

W szablonie moŜemy stosować kwalifikatory inline, extern, static.
Pamiętajmy jednak, Ŝe 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)

Klucze

pocz

tkowe

i = 2

i = 3

i = 5

i = 4

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

i = 6

i = 7

i = 8

Programowanie obiektowe

Szablony funkcji

Funkcje ogólne (szablony funkcji) są bardzo uŜyteczne

MoŜna je stosować w tych sytuacjach, kiedy róŜne funkcje wykorzystują
ten sam ogólny algorytm

Programowanie obiektowe

Przykład: funkcja ogólna, realizująca sortowanie bąbelkowe

Program 5.5

Szablony klas

Oprócz funkcji ogólnych (szablonów funkcji) w języku C++ moŜna takŜe
definiować szablony klas (klasy ogólne)

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

Programowanie obiektowe

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

gdzie Ttype oznacza nazwę typu, który zostanie określony podczas tworzenia

obiektu (egzemplarza klasy)

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

Po utworzeniu klasy ogólnej moŜna 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

Przykład 2: szablon klasy z dwoma typami ogólnymi

Program 5.7

Szablony klas

PrzeciąŜanie operatora []

Program 5.8

Program 5.9

Programowanie obiektowe

Przykład 3: szablon klasy: ogólna, bezpieczna tablica

Program 5.10

Szablony klas

W szablonach klas moŜna posługiwać się takŜe argumentami, które nie
słuŜą do określenia typu

Składnia szablonu, w przypadku uŜycia takiego parametru nie ulega zmianie

Programowanie obiektowe

Program 5.11

Szablony klas

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

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

Dopuszcza się takŜe definiowanie wartości domyślnych dla argumentów nie
słuŜących do określania typu

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

Programowanie obiektowe

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

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

Przykład

Program 5.12

Programowanie obiektowe