Αντικειμενοστρεφής Προγραμματισμός Κλάσεις και άλλα θέματα Απόστολος Ζάρρας * βασισμένα και σε δουλειά του Π. Βασιλειάδη

2 Θεματολόγιο  Κλάσεις

3 Παράδειγμα κλάσης  Stack: μια δομή αποθήκευσης δεδομένων με τρόπο σειριακό.  LIFO: Last In, First Out, ήτοι, μπορούμε να ανακτήσουμε πρώτο, το αντικείμενο που αποθηκεύσαμε την τελευταία φορά.  Λειτουργίες push και pop για αποθήκευση και διαγραφή δεδομένων.  Λειτουργία read για διάβασμα της τελευταίας τιμής.

4 Stack: πώς λειτουργεί 4 Push(4)

5 Stack: πώς λειτουργεί 4 Push(8) 8

6 Stack: πώς λειτουργεί 4 8 Push(12) 12 Η read() επιστρέφει 12

7 Stack: πώς λειτουργεί 4 8 Pop() 12

8 Stack: πώς λειτουργεί 4 8 Push(16) 1616

9 File: stack1.h const int STACK_SIZE = 100; class Stack1{ private: int count; int data [STACK_SIZE]; public: void init(void); void push(const int &value); int pop(); int read(); };

10 File: stack1.cpp #include #include "stack1.h" //Initialization: simply set the number of //included items to zero void Stack1::init(void){ count = 0; }

11 File: stack1.cpp //Add an item, abort if there is no room void Stack1::push (const int &value){ if (count == STACK_SIZE) cout << "There is no room for more values\n"; count++; data[count] = value; }

12 File: stack1.cpp //Remove an item. Beware for an empty stack //Moreover, we do not dispose of unused memory int Stack1::pop(){ int result; if (count ==0) cout << "The stack is empty; nothing to pop\n"; else{ result = data[count]; --count; } return (result); }

13 File: stack1.cpp //Read the top number from the stack int Stack1::read(){ if (count ==0){ cout << "The stack is empty; nothing to pop\n"; } return (data[count]); }

14 File: main.cpp #include "stack1.h" #include main(){ Stack1 myStack; myStack.init(); myStack.push(4); myStack.push(8); myStack.push(12); cout << "Expect 12 " << myStack.read() <<"\n"; myStack.pop(); cout << "Expect 8 " << myStack.read() <<"\n"; } Ορισμός αντικειμένουΚλήση Μεθόδου

15 makefiles  Τα makefiles ρυθμίζουν τον τρόπο με τον οποίο συνδέουμε πολλά αρχεία μεταξύ τους  Όταν μεταφράζουμε τον πηγαίο (source) κώδικα, ο μεταγλωττιστής παράγει ένα αρχείο με τελικό (object) κώδικα.  Ο linker συνδέει τα αρχεία τελικού κώδικα με τον τελικό κώδικα από τις βιβλιοθήκες και παράγει το εκτελέσιμο.

16 makefiles Main.cpp Compiler Stack1.cpp Stack1.h Stack1.o Other libraries Linker Executable

17 makefiles  Το αρχείο makefile (ή σχεδόν ισοδύναμα και Makefile) περιέχει εντολές για το πώς θα συνδέσουμε και θα μεταγλωττίσουμε τα αρχεία μας.  Μερικές οδηγίες (options ή directives): # This is a comment # Options for the compilation of C, C++ programs: # -O Optimize object code # -c Compile and assemble, but do not link # -o Place the output into

18 Χρήση  Τα περιεχόμενα του τρέχοντος directory είναι: stack1.h, stack1.cpp, main.cpp, makefile  Η μεταγλώττιση γίνεται ως εξής: make main

19 File: makefile # stack1.o DEPENDS on stack1.h and stack1.cpp # Still, we create only the.o file and do not # link it to an executable # main DEPENDS on the stack1.o[bject] file and # main.cpp # We compile it and we produce the executable # main main: stack1.o main.cpp g++ stack1.o main.cpp -o main stack1.o: stack1.h stack1.cpp g++ -O -c stack1.cpp

20 Εναλλακτικά  Ένας πιο απλός τρόπος για να κάνετε compile κατ’ ευθείαν το πρόγραμμά σας: g++ -o main main.cpp stack1.cpp

21 Ορισμός μιγαδικών class Complex { private: double re, im; public: void set (double r, double i); Complex operator + (Complex c); int operator == (Complex c); };

22 Ορισμός και χρήση αντικειμένων Complex a, b, c; a.set(3, 4); b.set(1, 0); c = a + b; if (c == b + a) cout << "correct.\n"; else cout << "mistake!\n";

23 Ορισμός μεθόδων void Complex::set (double r, double i) { re = r; im = i; }

24 Ορισμός τελεστών Complex Complex::operator + (Complex c) { Complex result; result.set(re + c.re, im + c.im); return result; } int Complex::operator == (Complex c) { return (re == c.re && im == c.im); }

25 Κλάσεις και εμβέλεια Complex Complex::operator + (Complex c); Complex c1, c2, c; c = c1 + c2; Complex Complex::operator + (double d); double d; c = c1 + d; c = d + c2; // wrong!!! z 1 + z 2 z + rr + z

26 Κλάσεις και εμβέλεια class Complex { private: double re, im; public: void set (double r, double i); //... } int main () { Complex c; c.set(1, 0); // correct c.re = 1; // wrong }

27 Κλάσεις και εμβέλεια  Απόκρυψη πληροφοριών Ο προγραμματιστής ορίζει τα πεδία των αντικειμένων που θα είναι ορατά από τον υπόλοιπο κόσμο Καλύτερη δόμηση προγραμμάτων Ανεξαρτησία διαπροσωπείας και υλοποίησης  Μειονεκτήματα Πολλές φορές απαιτούνται συναρτήσεις πρόσβασης στα μη ορατά πεδία double Complex::getRe ();

28 Ένα καλύτερο stack… class StackInt{ private: struct StackElement { int data; StackElement * next; }; StackElement * top; public: void init(); void push (int n); void pop (); int read (); void empty (); void print (); };

29 Ένα καλύτερο stack void StackInt::init(){ top = NULL; } void StackInt::push (int n) { StackElement *pushed= new StackElement; pushed->data = n; pushed->next = top; top = pushed; }

30 Ένα καλύτερο stack top NULL pushed NULL pushed = new StackElement pushed -> next = top top = pushed top

31 Ένα καλύτερο stack top 1000 pushed NULL pushed = new StackElement next = top top = pushed top

32 Ένα καλύτερο stack 1000 NULL top

33 Ένα καλύτερο stack void StackInt::pop (){ StackElement * popped = top; if (popped == NULL) { cerr << "Error: Empty stack\n"; exit(EXIT_FAILURE); } top = top->next; delete popped; } int StackInt::read (){ if (top == NULL) { cerr << "Error: Empty stack\n"; exit(EXIT_FAILURE); } return top->data; }

34 Ένα καλύτερο stack 1000 NULL top top = top->next top popped popped = top

35 Ένα καλύτερο stack 1000 NULL top popped delete popped

36 Ένα καλύτερο stack 1000 NULL top popped

37 Ένα καλύτερο stack void StackInt::empty () { while (top != NULL) pop(); } void StackInt::print () { cout << "The stack contains: "; for (StackElement *p=top; p!=NULL; p=p->next) cout data << ", "; cout << "no (more) data.\n"; }