オブジェクト指向言語オブジェクト指向言語演習

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第 25 回　 C++ 言語　クラスの継承

13.Dec.2004 Object Oriented Language - Y.Nagasaka: [email protected] 2

スケジュール (C++ 言語 )20. オブジェクト指向技術 (2004/12/13)21. C++ 言語　コンソール入出力とクラス (2004/12/20)22. C++ 言語　クラスの継承 (2004/12/20)23. C++ 言語　クラスの詳細 (2005/01/17)24. C++ 言語　オーバーロード (2005/01/17)25. C++ 言語　クラスの継承 (2005/01/24)26. C++ 言語　マニピュレータ , ファイル入出力 (2005/01/24)27. C++ 言語　テンプレート (2005/01/31)28. C++ 言語　試験 (2005/02/01)

最終試験は期末試験は 2 月 1 日 ( 火 ) 7,8 時限に実施します。教室はいつもと同じ場所（新四号館 211 と 411 ）です。

C++ 言語　クラスの継承

C++ Language Inheritance


継承 ( 復習 ) 継承（ Inheritance ）

あるクラスが、他のクラスの性質をそのまま受け継ぐ仕組み

継承されるクラススーパークラス　 (Super Class) 基本クラス　 (Base Class)

継承したクラスサブクラス　 (Sub Class) 派生クラス　 (Derived Class)

　

乗り物

自動車

基本クラス

派生クラス例）自動車クラスでは、乗り物クラスの持つ　　すべての性質を受け継ぐことになる


継承の表現 ( 復習 ) 継承したクラス（派生クラス）の宣言は、以下のよ

うに表現する

「基本クラス名で示されたクラスを継承して、派生クラス名で示されたクラスを定義する」ことを表す

アクセス制御は基本クラスの public 要素をどのように継承するかを表すアクセス制御には public, private, protected があるはじめは public を主に利用する

（注意） class は小文字（ Class ではない）

class 派生クラス名 : アクセス制御基本クラス名 {

::

};

教科書 : P57


継承の例（ B/D ） ( 復習 ) D クラスは B クラスの性質をすべて引き継ぐ

D クラスは、 B クラスで宣言している int 型の i 戻り値のない set_i 関数 int 型の戻り値を持つ get_i 関数をも自動的に宣言したことになるclass B { int i;public: void set_i(int n); int get_i();}; class D : public B {

int j;public: void set_j(int n); int mul();};

B

- i : int

+ set_i ( n : int ) : void+ get_i ( ) : int

D

- j : int

+ set_j ( n : int ) : void+ mul ( ) : int

「 : アクセス制御基本クラス名」で「クラスを継承する」ということを表す

教科書 : P55


基本クラスのアクセス制御 (1)

クラスが別のクラスを継承するときに基本クラス ( 上位概念のクラス ) において public となっているメンバに対して、それらを private/public/protected にするのかを指定することができる ( アクセス指定子と呼ぶ ) 。

class D :private B {//クラス Bを継承、クラス Bの publicを privateとする};class D :public B {//クラス Bを継承、クラス Bの publicを publicとする};

class D :protected B {//クラス Bを継承、クラス Bの publicを protectedとする};

アクセス指定子を省略した場合＊ struct の場合　　 public＊ class の場合　　 private


基本クラスのアクセス制御 (2)

基本クラスの private にはアクセスできない。つまり上記の例ではderived クラスでは x にアクセスできない。　

アクセス指定子が private でも、基本クラスで public/protected のものは派生クラス内で利用可能。

#include <iostream>using namespace std;

class base { int x;public: void setx(int n) { x = n; } void showx() {cout << x << '\n';}};

// publicとして継承するclass derived : public base { int y;public: void sety(int n) {y = n;} void showy() {cout << y << '\n';}};

int main(){ derived ob;

ob.setx(10); // 基本クラスのメンバにアクセス ob.sety(20); // 派生クラスのメンバにアクセス ob.showx(); // 基本クラスのメンバにアクセス ob.showy(); // 派生クラスのメンバにアクセス

return 0;}

●リスト 7.1 ：例【 1 】

base の派生クラスである derived が publicになっているので、 derived クラスのオブジェクト ob で setx や showx がメインで利用可能である。


被保護メンバの使用 (1)

派生クラスから基本クラスの private メンバにはアクセスできない。派生クラスからアクセスするためには、基本クラスでpublic にしておく必要があるが、それでは不都合な場合もある。

このような場合は protected を使用する。この protected は派生クラス以外には private と同じ動作を

する。#include <iostream>using namespace std;class samp { // デフォルトにより非公開 int a;protected: // samp以外には非公開 int b;public: int c; samp(int n, int m) {a=n; b=m;} int geta() { return a; } int getb() { return b; }};

int main(){ samp ob(10, 20);

// ob.b = 99;エラー ! bは被保護。したがって非公開

ob.c = 30; // OK。 cは公開

cout << ob.geta() << ' '; cout << ob.getb() << ' ' << ob.c << '\n';

return 0;}


被保護メンバの使用 (2)int main(){ derived ob;

// aと bは、ここではアクセスできない。// 基本クラスとその派生クラス以外には非公開// 従って、 ob.aや ob.bは使えない。

// baseで public,derivedで publicなので// setabは利用可能である。

ob.setab(1, 2);

ob.setc(3); ob.showabc();

return 0;}

#include <iostream>using namespace std;

class base {protected: // 基本クラス以外には非公開ながら int a, b; // 派生クラスからはアクセスできるpublic: void setab(int n, int m) {a=n; b=m;}};

class derived : public base { int c;public: void setc(int n) { c = n; }　 void showabc() { cout << a <<' '<< b <<' '<< c << '\n'; // この関数は基本クラスの aと bにアクセスできる }};

●リスト 7.2 ：例【 2 】


コンストラクタ、デストラクタ、継承 (1)

派生クラスのオブジェクトが生成／破棄されたときコンストラクタ／デストラクタはどのように働くか？

class C のオブジェクト object が生成された時、 C object;

コンストラクタは、 A→B→C の順番で起動される。基本クラスは派生クラスの情報を知らない。派生クラスは基本クラスの情報を参照している

ことが多いので、基本クラスを先に初期化する必要がある。

デストラクタは、 C→B→A の順番で起動される。

class B

class A

class C


コンストラクタ、デストラクタ、継承 (2)#include <iostream>using namespace std;

class base {public: base() { cout << "baseクラスのコンストラクタ呼び出し \n"; } ~base() { cout << "baseクラスのデストラクタ呼び出し \n"; }};

class derived : public base {public: derived() { cout << "derivedクラスのコンストラクタ呼び出し \n"; } ~derived() { cout << "derivedクラスのデストラクタ呼び出し \n"; }};

int main() { derived o; //mainが呼ばれたときにコンストラクタ起動 return 0; //終了時にデストラクタが起動する}

実行結果baseクラスのコンストラクタ呼び出しderivedクラスのコンストラクタ呼び出しderivedクラスのデストラクタ呼び出しbaseクラスのデストラクタ呼び出し


コンストラクタ、デストラクタ、継承 (3)

派生クラスから基本クラスへの引数の受け渡し基本クラスのコンストラクタに引数を渡さなくてはいけな

い場合、派生クラスのコンストラクタから渡してやる必要がある。

派生クラスコンストラクタ (arg-list): 基本クラスコンストラクタ (arg-list){　　派生クラスのコンストラクタ本体}

class base { int i;public: base(int n) { cout<<"baseクラスのコンストラクタ \n"; i = n; } ~base(){　　 cout <<“baseクラスのデストラクタ \n"; } void showi() { cout << i << '\n'; }};

class derived : public base { int j;public: derived(int n) : base(n) {// 引数を基本クラスに渡す cout <<"derivedクラスのコンストラクタ \n"; j = n; } ~derived() {cout << “derivedクラスの　　　　　　　　　　　　　　　デストラクタ \n"; } void showj() { cout << j << '\n'; }};


多重継承多重継承（ Multipule Inheritance ）

複数のクラスを継承すること複数のクラスの属性と操作をそのまま引き継ぐこと

SuperClass1

SubClass

SuperClass2 SuperClass3

class SubClass : public SuperClass1, public SuperClass2, public SuperClass3 { メンバ定義 ;};


多重継承の例基本クラス A,B,C を継承した派生クラス ABC の作

成class A {

:

};

class B {

:

};

class C {

:

};

class ABC : public A, public B, public C {

:

};

A B C

ABC


課題 1

以下のクラス図を表すプログラムを、例を参考にして作成しなさい。 Ball クラスは前回課題に x,y を設定する関数を付加。なお、新しい関数の内容は

例のとおり。また、 main 部分は次ペー

ジのものをそのまま利用しなさい。 +Ball( )

+Ball(rr: int)+Ball(xx: int, yy: int)+Ball(xx: int, yy: int, rr: int)+~Ball( )+setX(xx: int = 0): void+setY(yy: int = 0): void+setR(rr: int = 100): void+getX( ): int+getY( ): int+getR( ): int

Ball

-x: int-y: int-r: int

Ball3D

- z: int

+ Ball3D( )+ ~Ball3D( )+ setZ(int zz = 0): void+ getZ( ): int+ show( ): void


課題 1(2)int main(int argc, char **argv) { int x, y, z, r;　 cout << "x ? “ ; cin >> x; cout << "y ? “ ; cin >> y; cout << "z ? “ 　　 ; cin >> z; cout << "radius ? "; cin >> r; Ball3D bb; bb.show();

bb.setX(x); bb.setY(y); bb.setZ(z); bb.setR(r);

bb.show(); return (0);}

Ball3D クラスは Ball クラスを継承しているため、 Ball3D クラスでは定義していない関数が利用できる

実行結果x ? 12y ? 15z ? 12radius ? 50x = 10, y = 10, z = 10, radius = 10 x = 12, y = 15, z = 12, radius = 50Volume =


課題 2(1)

下記のクラス図で示すプログラムを作成せよ。ただし、それぞれの内容は次のページに示すとおり。

Main 部分では以下のオブジェクトを作成し、それぞれのオブジェクの半径、位置、速度、色を表示させなさい。 ColoredBall3D b1; ColoredBall3D b2(“black”); ColoredBall3D b3(3,5,7,10,“red”);

Color- color: string

+ Color( )+ Color(ccolor:string)+ ~Color( )+ setColor(ccolor:string)+ getColor( ): string

ColoredBall3D

+ ColoredBall3D( )+ ColoredBall3D(ccolor: string)+ ColoredBall3D(xx:int,yy:int,zz:int,rr:int, ,ccolor:string)+ ~ColoredBall3D( )

Ball

Ball3D


課題 2(2) Color Class

メンバ変数色 : color (string)

色を文字列として保存しておく変数 white, black, red, blue, green, yellow, …

メンバ関数 Color( ) – コンストラクタ

初期値は color = “white” Color( string ccolor ) – コンストラクタ

色の指定 color = ccolor とするコンストラクタ ~Color( ) – デストラクタ

何もしない setColor( string ccolor )

色の設定 color = ccolor を行う関数 getColor( )

オブジェクトの持つ色を返す関数戻り値は string 型

Color- color: string

+ Color( )+ Color(ccolor: string)+ ~Color( )+ setColor(ccolor: string)+ getColor( ): string


課題 2(3)

ColoredBall3D Class メンバ変数

なしメンバ関数

ColoredBall3D( ) – コンストラクタ ColoredBall3D( string ccolor ) – コンストラクタ ColoredBall3D( int xx, int yy, int zz,

int rr, string ccolor ) – コンストラクタ

~ColoredBall3D( ) – デストラクタ何もしない ColoredBall3D

+ ColoredBall3D( )+ ColoredBall3D(ccolor: string)+ ColoredBall3D(xx:int, yy:int, zz:int, rr: int, ccolor: string)+ ~ColoredBall3D( )


コンパイルと実行まずはじめに

作業ディレクトリの作成 $ mkdir ~/wrk/

$ mkdir ~/wrk/oo/

次に作業ディレクトリへの移動 $ cd ~/wrk/oo プログラミング $ vi oo20-1.cc コンパイル・リンク $ g++ -o oo20-1 oo20-1.cc 実行 $ ./oo20-1

* Ｃ＋＋言語プログラムのファイル名は、 .cc でなければならない

一度実行すればよい

* プログラムが終了しなくなったら Ctrl Ctrl キーを押しながらキーを押しながら cc

を押して強制終了すること注意

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