Wykład 4
Funkcje i klasy zaprzyjaz
nione
Przecią\
anie operatorów
Szablony funkcji
Szablony klas
Funkcje wirtualne
Programowanie obiektowe
1
Funkcje zaprzyjaz
nione
Są to takie funkcje, które mimo, \
e nie są częścią klasy mają dostęp do jej
składników czyli innych funkcji, zmiennych i obiektów
Mają dostęp tak\
e do tych składników klasy, które są hermetyzowane
etykietą private
Funkcja zaprzyjaz
niona jest wprowadzana słowem kluczowym friend
Sposób stosowania:
class figura{
int x,y;
& & .
friend void goniec(figura f)
};
Programowanie obiektowe
2
Funkcje zaprzyjaz
nione
Funkcja goniec(figura f) jest zdefiniowana gdzieś w programie w całkowicie
innym miejscu i nie jest funkcją składową klasy figura
W klasie figura {} chcemy z niej skorzystać nawet, jeśli przynale\
y ona do
innej klasy (wtedy poprawnie jest taką funkcję umieścić w sekcji public w jej
klasie).
Cechy funkcji zaprzyjaz
nionych:
Funkcja mo\
e być zaprzyjaz
niona z kilkoma klasami
Na argumentach jej wywołania mo\
e wykonywać operacje zgodnie ze
swoją definicją
Mo\
e być napisana w zupełnie innym języku ni\
C++ i dlatego mo\
e
nie być funkcją składową klasy.
Programowanie obiektowe
3
Funkcje zaprzyjaz
nione
Poniewa\
funkcja typu friend nie jest składnikiem klasy to nie ma wskaz
nika
this czyli musi się posłu\
yć operatorem jawnego wskaz
nika lub przypisania,
aby wykonać działania (tak\
e te na składniku klasy, z którą jest
zaprzyjaz
niona).
Jest deklarowana w klasie ze słowem kluczowym friend i nie podlega
etykietom hermetyzacji (public, private, protected)
Mo\
e być cała zdefiniowana w klasie i wtedy jest typu inline, ale nadal jest
funkcją zaprzyjaz
nioną.
Nie musi być funkcją składową \
adnej klasy, ale mo\
e nią być
Programowanie obiektowe
4
Funkcje zaprzyjaz
nione
Klasa mo\
e się przyjaz
nić z wieloma funkcjami, które są lub nie są
składnikami innych klas;
Funkcje zaprzyjaz
nione nie są przechodnie, czyli zaprzyjaz
nienie nie
przenosi się z klasy do klasy, tzn. zaprzyjaz
nienie nie podlega
mechanizmowi dziedziczenia (w tym przypadku  przyjaciel mojego
przyjaciela nie jest moim przyjacielem );
Z zasady umieszcza się funkcje zaprzyjaz
nione na początku wszystkich
deklaracji w klasie;
Przykład programowy
Program 3.6
Programowanie obiektowe
5
Klasy zaprzyjaz
nione
Dopuszcza się stosowanie słowa kluczowego friend do definiowania klas
zaprzyjaz
nionych; w takim przypadku wszystkie funkcje składowe klasy
zaprzyjaz
nionej mają dostęp do prywatnych składników drugiej klasy.
Przykład programowy
Program 3.7
Programowanie obiektowe
6
Referencje
Język C++ posiada dodatkową cechę związana ze wskaz
nikami - referencję;
Zasadniczo referencja to niejawny wskaz
nik;
Mo\
na ja wykorzystywać na trzy sposoby:
1) jako parametr funkcji,
2) jako zwracaną wartość,
3) jako zmienną referencyjną.
Programowanie obiektowe
7
Referencje jako parametry
W momencie wywołania funkcji jej parametry mogą być przekazywane na
dwa sposoby: przez wartość i przez referencję;
Podczas przekazywania parametru przez wartość do funkcji przekazywana
jest kopia argumentu;
Przykład:
Program 3.8
Programowanie obiektowe
8
Referencje jako parametry
Wa\
nym zastosowaniem referencji jest mo\
liwość definiowania funkcji,
wykorzystujących mechanizm przekazywania parametrów przez referencję;
Przekazywanie przez referencję polega na przekazaniu do funkcji wskaz
nika
do argumentu; mo\
na to realizować na dwa sposoby:
jawne przekazanie wskaz
nika do parametru;
posłu\
enie się się tzw. parametrem referencyjnym;
Programowanie obiektowe
9
Referencje jako parametry
Przykład jawnego przekazania wskaz
nika do parametru
Program 3.9
Przykład u\
ycia parametru referencyjnego
Program 3.10
Programowanie obiektowe
10
Przekazywanie obiektów przez referencję
Przekazywanie obiektu jako argumentu funkcji polega na przekazaniu jego
kopii;
Po zakończeniu funkcji kopia jest niszczona i wywoływany jest destruktor
tej kopii;
Jeśli nie chcemy, aby destruktor był uaktywniany, mo\
emy przekazać
obiekt do funkcji przez referencję;
Podczas przekazywania obiektu przez referencję kopia obiektu nie jest
tworzona (w konsekwencji nie ma jej niszczenia i nie jest wywoływany
destruktor obiektu);
Przykład
c:
Program 3.11
Programowanie obiektowe
11
Zwracanie referencji
Funkcja mo\
e zwracać referencję;
W konsekwencji funkcja mo\
e występować z lewej strony instrukcji
przypisania!
Przykład
Program 3.12
Programowanie obiektowe
12
Zmienne referencyjne
Referencję mo\
na zastosować jako samodzielną zmienną;
Zmienna referencyjna jest tworzona jako nowa nazwa dla istniejącej
zmiennej (przezwisko);
Podczas tworzenia zmiennej referencyjnej obowiązkowa jest jej inicjacja;
Przykład
Program 3.13
Programowanie obiektowe
13
Przecią\
anie operatorów
Z przecią\
aniem funkcji ściśle związane jest zagadnienie przecią\
ania operatorów
W języku C++ mo\
na przecią\
yć większość operatorów tak, aby wykonywały
zadania charakterystyczne dla danej klasy, np. dla klasy stos operator + mo\
e być
wykorzystany do dodawania elementu na stos, a operator  do zdejmowania
elementu ze stosu
Po przecią\
eniu odpowiednich operatorów mo\
na posługiwać się obiektami w
wyra\
eniach tak samo jak zmiennymi typów wbudowanych
Operator mo\
na przecią\
yć tworząc funkcję operatora
Funkcja operatora definiuje, jakie operacje na obiektach wskazanej klasy ma
wykonywać operator
Do tworzenia funkcji operatora słu\
y słowo kluczowe operator
Funkcja operatora mo\
e, ale nie musi, być składową klasy
Funkcje operatora nie będące składowymi klasy są najczęściej jej funkcjami
zaprzyjaz
nionymi
Programowanie obiektowe
14
Przecią\
anie operatorów
Ogólna składnia funkcji operatora, będącej składową klasy:
zwracany_typ nazwa_klasy::operator#(lista_argumentów)
{
symbol operatora
//operacje
}
Lista argumentów mo\
e być pusta (w przypadku operatorów
jednoargumentowych)
Przykład
Program 4.1
Programowanie obiektowe
15
Przecią\
anie operatorów
// Przecią\
enie operatora + dla klasy loc
loc loc::operator+(loc op2) {
loc temp;
temp.longitude = op2.longitude + longitude;
temp.latitude = op2.latitude + latitude;
return temp;
}
int main() {
loc ob1(10, 20), ob2( 20, 30);
ob1.show(); // wyświetla 10 20
ob2.show(); // wyświetla 20 30
ob1 = ob1 + ob2;
operand przekazywany przez parametr op2
...
operand przekazywany przez wskaz
nik this
Programowanie obiektowe
16
Przecią\
anie operatorów
W kolejnym programie przykładowym przecią\
one zostaną trzy operatory
dwuargumentowe (+, -, =) oraz jeden operator jednoargumentowy (++)
Przykład
Program 4.2
Programowanie obiektowe
17
Operatory przyrostowe - przypomnienie
Przykład
#include
int main(void) {
int i, j;
i = 10;
j = i++;
// Najpierw przypisanie, potem inkrementacja
/* wyświetlenie wartości zmiennych i oraz j */
printf("i = %d",i);
printf(", j= %d", j);
getchar();
return 0;
}
Program 4.3
Programowanie obiektowe
18
Operatory przyrostowe - przypomnienie
Przykład
#include
int main(void) {
int i, j;
i = 10;
j = ++i; // Najpierw inkrementacja, potem przypisanie
/* Wyświetlenie wartości zmiennych i oraz j */
printf("i = %d",i);
printf(", j= %d", j);
getchar();
return 0;
}
Program 4.4
Programowanie obiektowe
19
Formy przedrostkowe i przyrostkowe przecią\
onych operatorów
inkrementacji i dekrementacji
Inkrementacja w formie przedrostkowej
typ operator++() {
// ciało operatora w formie przedrostkowej
}
Inkrementacja w formie przyrostkowej
typ operator++(int x) {
// ciało operatora w formie przyrostkowej
}
Dekrementacja w formie przedrostkowej
typ operator- -() {
- -
- -
- -
// ciało operatora w formie przedrostkowej
}
Dekrementacja w formie przyrostkowej
typ operator- -(int x) {
- -
- -
- -
// ciało operatora w formie przyrostkowej
}
Programowanie obiektowe
20
Przecią\
anie operatorów za pomocą funkcji zaprzyjaz
nionych
Operator mo\
na przecią\
yć tak\
e posługując się funkcjami nie będącymi
składowymi klasy
W tym celu najczęściej stosuje się funkcje zaprzyjaz
nione
Funkcje zaprzyjaz
nione nie są składowymi klasy, nie jest więc do nich
przekazywany wskaz
nik this
Dlatego do zaprzyjaz
nionej funkcji operatora operandy przekazywane są w
sposób jawny
Oznacza to, \
e funkcja zaprzyjaz
niona słu\
ąca do przecią\
ania operatora
dwuargumentowego ma dwa parametry, a funkcja zaprzyjaz
niona
przecią\
ająca operator jednoargumentowego ma jeden parametr
Podczas przecią\
ania operatora dwuargumentowego za pomocą funkcji
zaprzyjaz
nionej lewy operand przekazywany jest jako pierwszy, a prawy 
jako drugi
Przykład
Program 4.5
Programowanie obiektowe
21
Szablony
Szablony są jedną z najbardziej wyrafinowanych i najbardziej efektywnych
cech języka C++
Zostały dodane do specyfikacji języka zaledwie kilka lat temu
Dzięki szablonom mo\
liwe jest tworzenie ogólnych definicji funkcji i klas
W ogólnych funkcjach lub klasach typ danych, na których operuje funkcja
lub klasa jest określany jako parametr
W konsekwencji mo\
na stworzyć funkcję lub klasę, przystosowaną do pracy
z kilkoma ró\
nymi typami danych, bez konieczności jawnego
redefiniowania specyfikacji dla poszczególnych typów
Funkcja mo\
e być zatem w pewnym stopniu inteligentna: mo\
e
samodzielnie dobrać zarówno typ argumentów, jak typ wyniku samej
funkcji!
Programowanie obiektowe
22
Szablony funkcji
Funkcje ogólne tworzymy posługując się słowem kluczowym template
template typ_zwracany nazwa_funkcji(lista parametrów)
{
// ciało funkcji
}
gdzie:
Ttype  symboliczna nazwa typu danych, wykorzystywanych przez
funkcję (podczas tworzenia konkretnej wersji funkcji kompilator
zamienia ten typ na rzeczywisty typ danych)
class - słowo kluczowe konieczne, aby powstał szablon;
Uwaga:
Jeśli parametrów szablonu jest więcej ni\
jeden, to po przecinku
powtarzamy dla słowo class i podajemy kolejną nazwę parametru;
Programowanie obiektowe
23
Szablony funkcji
Funkcje ogólne sa podobne do funkcji przecią\
onych, ale podczas pracy z
nimi obowiązuje więcej ograniczeń
Nazwa szablonu musi być zdefiniowana w zakresie globalnym, czyli na
zewnątrz wszystkich funkcji i klas.
Parametr szablonu musi wystąpić jako typ argumentu funkcji definiowanej
tym szablonem.
WNIOSEK: nie mo\
na wprost zadać szablonem funkcji o typie innym ni\

typ jej argumentów; jest to mo\
liwe poprzez specjalne obejście ograniczeń
języka.
Parametrem szablonu funkcji mo\
e 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. Utworzenie odbędzie się zgodnie z  recepturą zapisaną w
szablonie.
Programowanie obiektowe
24
Szablony funkcji
Argumenty są do funkcji wstawiane takie jak przy jej wywołaniu w kodzie,
czyli to wtedy jest u\
yty ich właściwy typ i utworzony zgodnie z funkcją jej
typ.
Nazwa funkcji szablonowej nie powinna pokrywać się z innymi nazwami
zmiennych i funkcji globalnych.
Operacja zapisana w funkcji poddana jest takim samym regułom na
poprawność operacji jak we wszystkich innych funkcjach, czyli nie wykona
się na przykład operacja arytmetyczna na zmiennych znakowych.
Parametr szablonu  nazwany podczas deklarowania szablonu  nie musi
mieć tej samej nazwy podczas definiowania szablonu.
Dwa szablony o takiej samej nazwy mogą wystąpić w tym samym kodzie;
nale\
y tylko uwa\
ać, aby jeden nie był szczególnym przypadkiem drugiego
(wówczas linker wiedział byz którego ma skorzystać)
Programowanie obiektowe
25
Szablony funkcji
Szablon wstawiając do wzorca funkcji ró\
ne typy argumentów realizuje tak
naprawdę przecią\
enie nazwy funkcji.
Sam szablon te\
mo\
e być przecią\
ony czyli w tym samym zakresie
wa\
ności mo\
e wystąpić dwa lub kilka razy z tą sama nazwą, ale ró\
nymi
parametrami, np.:
template void funkcja (typ, int);
template void funkcja (typ, int, float, char);
Programowanie obiektowe
26
Szablony funkcji
Szablon jest deklarowany globalnie, ale stosowany lokalnie; dlatego nie
powinien u\
ywać nazw zmiennych globalnych
UWAGA: szablony ciągle są nowością: w ró\
nych środowiskach języka
C++, a szczególnie w zakresie pracy linkerów mogą występować problemy
W szablonie mo\
emy stosować przydomki inline, extern, static.
Pamiętajmy jednak, \
e słowo to odnosi się ostatecznie nie do szablonu ale
do funkcji, która wg tego szablonu zostanie zbudowana:
template inline bb wieksza (bb z1, bb z2)
{
return (z1>z2)? z1:z2;
}
Programowanie obiektowe
27
Szablony funkcji
Funkcje ogólne (szablony funkcji) są bardzo u\
yteczne
Mo\
na je stosować w tych sytuacjach, kiedy ró\
ne funkcje wykorzystują
ten sam ogólny algorytm
Przykład: funkcja ogólna, realizująca sortowanie bąbelkowe
Program 4.6
Programowanie obiektowe
28
Szablony klas
Oprócz funkcji ogólnych (szablonów funkcji) w języku C++ mo\
na tak\
e
definiować szablony klas (klasy ogólne)
W takim przypadku tworzona klasa zawiera definicje wszystkich
wykorzystywanych przez nią algorytmów, jednak typ danych, na których
klasa operuje, zostanie przekazany do niej jako parametr dopiero w chwili
tworzenia obiektów
Programowanie obiektowe
29
Szablony klas
Ogólna składnia szablonu klasy:
template class nazwa_klasy
{
// ciało klasy
}
gdzie Ttype oznacza nazwę typu, który zostanie określony podczas tworzenia
obiektu (egzemplarza klasy)
Mo\
na zdefiniować więcej ni\
jeden typ ogólny: wówczas kolejne typy są
oddzielane od siebie przecinkami;
Po utworzeniu klasy ogólnej mo\
na stworzyć obiekt (egzemplarz klasy),
posługując się składnią:
nazwa_klasy nazwa_obiektu;
Programowanie obiektowe
30
Szablony klas
Przykład: stos ogólny
Program 4.7
Przykład: szablon klasy z dwoma typami ogólnymi
Program 4.8
Przykład: szablon klasy: ogólna, bezpieczna tablica
Program 4.9
Programowanie obiektowe
31
Funkcje wirtualne
Polimorfizm jest obsługiwany przez język C++ zarówno na etapie
kompilacji (przecią\
anie 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
Aby utworzyć funkcję wirtualną nale\
y jej deklarację 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, ka\
da definicja funkcji
wirtualnej w klasie pochodnej to implementacja funkcji specyficznych dla
danej klasy pochodnej
Programowanie obiektowe
32
Funkcje wirtualne
Funkcję wirtualną mo\
na wywoływać w  normalny sposób , tzn.
wykorzystując nazwę obiektu i operator kropki
Do wskazywania obiektów klas pochodnych mo\
na wykorzystać wskaz
nik
ich klasy bazowej
Wówczas kompilator C++ decyduje o wyborze wersji funkcji na podstawie
typu obiektu wskazywanego przez ten wskaz
nik; wybór odbywa się na
etapie wykonania programu
Oznacza to, \
e wskazanie ró\
nych obiektów spowoduje wskazanie ró\
nych
wersji funkcji wirtualnej
Przykład
Program 4.10
Programowanie obiektowe
33
Funkcje wirtualne
Atrybut virtual jest dziedziczony
Oznacza to, \
e bez względu na to, ile razy jest dziedziczona funkcja
wirtualna pozostaje ona funkcją wirtualną
Przykład
Program 4.11
Programowanie obiektowe
34
Funkcje wirtualne
Funkcje wirtualne są hierarchiczne
Funkcja zadeklarowana w klasie bazowej jako virtual mo\
e być
przesłonięta w klasie pochodnej lub nie;
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
Przykład
Program 4.12
Programowanie obiektowe
35
Funkcje wirtualne
Przykład:
konwersja litrów na galony i temperatury w stopniach Fahrenheita na
stopnie Celsjusza z wykorzystaniem funkcji wirtualnych
Program 4.13
Programowanie obiektowe
36
Programowanie obiektowe
37