0 inhoud les 1 les 3 les 4 les 6 les 7 les 9 les 10 les 12les 15 les 13les 16les 19 les 18les 21 les...
TRANSCRIPT
1
InhoudLes 1
Les 3
Les 4
Les 6
Les 7
Les 9
Les 10
Les 12 Les 15
Les 13 Les 16 Les 19
Les 18 Les 21
Les 2 Les 5 Les 8 Les 11 Les 14 Les 17 Les 20
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 1
3
Werkvormen OGOPRGOGOPRG-co1 + OGOPRG-pr1 = 112 SBU.
21 uur theorie.14 uur practicum.77 uur zelfstudie = 9,5 uur/week zelfstudie!
Toetsing:Schriftelijke toets OGOPRG-co1 in week 8 en 10 van dit
kwartaal.OGOPRG-pr1 practicumopgaven worden afgetekend op het
practicum. Alle opgaven moeten voldoende zijn.
4
Inhoud Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.
responsibility driven design (ontwerpen uitgaande van verantwoordelijkheden).
information hiding (het afschermen van informatie door middel van het scheiden van interface en implementatie).
abstraction (het afschermen van complexiteit door middel van het scheiden van interface en implementatie).
inheritance (het mogelijk maken van een nieuwe vorm van hergebruik, ... is een ... in plaats van ... heeft een ...).
polymorphism (veelvormigheid mogelijk gemaakt door dynamic binding). Objectgeoriënteerd Ontwerpen met UML.
klasse- en objectdiagrammen. use-case-diagram. sequence- en collaborationdiagrammen. toestands- en activiteitendiagrammen.
5
Plaats in curriculumBouwt verder op GESPRG en MICPRG.Voorbereiding voor ECV:
RTSYST Real-Time Systemen (verplicht)ALGODS Algoritmen en Datastructuren (keuze)
Voorbereiding voor minor Embedded Systems
6
Leermiddelen Blackboard OGOPRG. http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg:
Sheets, handouts. Studiewijzer. Practicumopdrachten. Dictaat: Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.
Boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML,
5de editie ISBN 9789043020558. Ontwikkelomgeving:
Microsoft Visual Studio Express 2012 for Windows Desktop.
Visual Paradigm for UML 10.0.
7
Een stapje verder...
Van gestructureerd naar objectgeoriënteerd.C++ is een uitbreiding op C:
alles wat in C kan, kan ook in C++. veel wat in C kan, kan in C++ beter (struct, array, c-string enz).
...met programmeren en ontwerpen.
GESPRG en MICPRG zijn het fundament
voor OGOPRG.Zie dictaat blz. 1.
8
Gestructureerde programmeertalen: ±1945 assembler, ±1957 FORTRAN, ±1960 Algol60,
±1972 C (1989 std ANSI C) Software crisis:
Software niet op tijd geleverd. Software duurder dan afgesproken. Software niet foutloos.
Idee voor de oplossing: Herbruikbare software componenten maken. Deze componenten gebruiken bij maken van grote uitbreidbare en
onderhoudbare software systemen. Objectgeoriënteerde programmeertalen:
±1967 Simula, ±1976 Smalltalk, ±1983 C++ (1998 std C++), ±1995 Java (Sun), ±2000 C# (Microsoft).
Dat is een lang verhaal...
9
... maar ook een kort verhaal
10
... maar ook een kort verhaal
11
Inleiding C++Bjarne Stroustrup:
“C++ is designed to:be a better C.support data abstraction.support object-oriented programming.support generic programming.”
Huiswerk:Dictaat blz. 1 t/m 12
en practicumopdracht 1.
12
Practicumopdracht 1a#include <iostream>#include <string>using namespace std;
int main() { cout << "Geef je email adres: "; string mailAdres; cin >> mailAdres; string::size_type indexAt = mailAdres.find("@"); if (indexAt != string::npos) { cout << "Gebruiker: " << mailAdres.substr(0, indexAt) << endl; cout << "Machine: " << mailAdres.substr(indexAt + 1) << endl; } else { cout << mailAdres << " is geen geldig email adres!" << endl; } cout << "Druk op de return-toets." << endl; cin.get(); cin.get(); return 0;}
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 2
14
VraagWelke software hoeft nooit
uitgebreid of veranderd te worden?
Software die niemand gebruikt.
15
Nieuw!Objectgeoriënteerd Programmeren is een nieuwe
manier van denken ...... over hoe we code en informatie in een
computerprogramma kunnen structureren.Programmeer paradigma’s:
imperative (C, Pascal).functional (LISP, Haskell).logic (Prolog).object oriented (C++, Java, C#).generic (ADA, C++).
16
Objectgeoriënteerd DenkenDe manier van probleem oplossen die gebruikt wordt
bij de objectgeoriënteerde programmeertalen en ontwerpmethoden lijkt vaak op de manier van probleem oplossen die mensen in het dagelijks leven ook gebruiken.
17
VoorbeeldIk wil mijn oma een bosje bloemen sturen.
• object• message + arguments• receiver's responsibility• method (information hiding)
18
VraagWat is het verschil tussen een message en een functie?
Een message heeft een bepaalde receiver.De method die bij de message hoort is afhankelijk van de
receiver.De receiver van een message kan ook tijdens run-time
worden bepaald. Dynamic binding between the message (function name) and method (code).
19
VraagWaarom weet ik zoveel van mijn bloemiste?
• class• instance (object)• hierarchy• inheritance (base and derived)
20
Method bindingZoek in class van het receiver object.Als daar geen method is zoek dan in de base class van
de class van het receiver object.Als daar geen method is zoek dan in de base class van
de base class van de class van het receiver object.Enzovoort.
Een method uit de base class kan overriden worden door een
method in een derived class.
21
Verband tussen classesAggregation = heeft een (of meer)Inheritance = is een (speciaal soort)
UML klassendiagram.
22
UML sequentiediagram
23
Steeds meer abstractie Functions.
Avoid duplicating code. Information hiding.
Modules. Data and information hiding.
Abstract data types. Instantiation.
Generic functions en generic ADT’s. Templates.
Classes. Messages. Inheritance. Polymorphism.
Geschiedenis van programmeertechnieken.
24
Doel van object oriëntatieConstrueren van herbruikbare software componenten.Gebruiken van deze componenten bij het construeren
van grote aanpasbare en uitbreidbare systemen.
Software IC
Huiswerk:Bestudeer hoofdstuk 2 t/m
2.1 van het dictaat.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 3
26
Herbruikbare component: BreukWaarom wil je programma’s maken die rekenen met
breuken in plaats van met floating point getallen (double)?
Waarom wil je een component Breuk maken?Hoe doe je dat in C?Wat zijn de nadelen van de C oplossing?Hoe kan het beter in C++?Wat zijn de voordelen van de C++ oplossing?Kan het nog mooier?
Dictaat H2.2 t/m 2.28 (4 lessen).
27
Breuk in CGebruik struct voor dataopslag.Gebruik functies voor bewerkingen.
typedef struct { /* een breuk bestaat uit: */ int boven; /* een teller en */ int onder; /* een noemer */} Breuk;
Breuk normaliseer(Breuk b);Breuk som(Breuk b1, Breuk b2);
Breuk som(Breuk b1, Breuk b2) { Breuk s; s.boven = b1.boven * b2.onder + b1.onder * b2.boven; s.onder = b1.onder * b2.onder; s = normaliseer(s); return s;}
Prototypes ofFunctie declaraties
Struct type declaratie
Functie definitie
28
Gebruik
Nadelen Breuk in Cb1.onder = 0 is een “ramp die wacht om te gebeuren”.Programmeur die het beter denkt te weten kan zelf breuken
gaan optellen:b3.teller = b1.teller + b2.teller;b3.noemer = b1.noemer + b2.noemer;
Verschillende programmeurs kunnen in verschillende delen van het programma de Breuk component uitbreidingen: B.v. functies: maal, times, en multiply.
Breuk b1, b2, b3;b1.boven = 5; b1.onder = 12;b2.boven = 4; b2.onder = 9;b3 = som(b1, b2) Kan overal in het
programma staan!
OOPS!
29
Eigenschappen van C BreukOnderhoudbaarheid.
Fout in component is niet gemakkelijk te vinden. Iedereen kan data van component “verzieken”. Iedereen kan algoritme implementeren zonder implementatie van de
component te gebruiken.Als er “iets” niet goed gaat met component (b.v. vermenigvuldigen van
breuken) moeten we het hele programma doorzoeken.
Aanpasbaarheid en uitbreidbaarheid.Iedereen kan component aanpassen en uitbreiden.
Herbruikbaarheid.Onduidelijk welke functies bij component horen en welke
functies bij deze applicatie horen (en toevallig deze component gebruiken).
Slecht!
Slecht!
Te Goed!
30
Breuk in C++Gebruik class voor dataopslag en bewerkingen.
class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; void plus(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
void Breuk::plus(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer();}
Private data members
Class declaratie
Memberfunctie definitie
Public memberfuncties= interface
Private memberfunctie
31
Gebruik
Voordelen Breuk in C++b1.onder = 0 geeft compilerfout.Programmeur die het beter denkt te weten kan zelf geen
breuken gaan optellen (zonder Breuk::plus te wijzigen). Component Breuk kan slechts op 1 plaats in het programma
uitgebreid worden.
Breuk a, b;a.leesin();b.leesin();a.plus(b);a.drukaf();
32
Eigenschappen van C++ Breuk Onderhoudbaarheid.
Fout in component is gemakkelijk te vinden. Als er “iets” niet goed gaat met component hoef je alleen de implementatie van de
component te doorzoeken. Fout moet in memberfuncties van de component zitten. Je kunt niet (eenvoudig) om de interface van de class heenwerken. (Je kan zelf geen plus maken als je niet bij boven en onder kunt komen.)
Aanpasbaarheid en uitbreidbaarheid. Component kan maar op 1 plaats uitgebreid worden. Private delen kunnen aangepast worden zonder dat de interface
veranderd. Dus zonder dat de code die de component gebruikt dit merkt! Zie practicum opgave 2c.
Herbruikbaarheid. Duidelijk welke functies bij component horen.
Goed!
Redelijk.
Goed!
Huiswerk: Bestudeer paragraaf 2.2 van het dictaat.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 4
34
Kenmerken van objectenIn de vorige lessen hebben we de volgende objecten
leren kennen: Sonja en Corien (van de class Bloemiste) en a en b (van de class Breuk).
Kenmerken:Geheugen (state). Elk object heeft zijn “eigen” geheugen.Gedrag (behavior). Alle objecten van dezelfde class hebben
hetzelfde gedrag.Identiteit (identity). Elk object heeft een “eigen” identiteit
(b.v. een naam).
35
Class Breuk (versie 1)class Breuk {public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs();private: int boven; int onder; void normaliseer();};
• Data members• Memberfuncties:
• Constructors• Vraag-functies.• Doe-functies.
int main() { Breuk a, b(-2), c(21, -9); // ...
36
Class Breuk (versie 1)int main() { Breuk a, b(-2), c(21, -9); cout << a.teller() << "/" << a.noemer() << endl; cout << b.teller() << "/" << b.noemer() << endl; cout << c.teller() << "/" << c.noemer() << endl; c.abs(); cout << c.teller() << "/" << c.noemer() << endl; cin.get(); return 0;}
37
Implementatie constructorsBreuk::Breuk(): boven(0), onder(1) {}
Breuk::Breuk(int t): boven(t), onder(1) {}
Breuk::Breuk(int t, int n): boven(t), onder(n) { normaliseer();}
Initialization list
int main() { Breuk h("half"); return 0;}
Werkt dit?Wat moet je doen om dit wel te laten werken?
38
ConstructorCompiler roept de constructor automatisch aan.
{ Breuk c(21, -9); // ... // ... // ...}
Reserveer geheugen op de stack voor c en roep constructor c.Breuk(21, -9) aan
Roep destructor c.~Breuk() aan en geef geheugen van c
weer vrij
39
Constructor en type conversieCompiler roept de constructor automatisch aan als dat
nodig is voor type conversie.
{ Breuk c(21, -9); // ... c.plus(5); // ...}
Reserveer geheugen op de stack en roep constructor
Breuk(5) aan
Roep destructor aan en geef geheugen van Breuk(5) weer vrij
c.plus(Breuk(5));
De C++ compiler denkt met je mee!Als je dat niet wilt
moet je explicit voor de constructor zetten.
40
Class Breukclass Breuk {public: void leesin(); void drukaf() const; int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs();private: int boven; int onder; void normaliseer();};
int main() { Breuk a, b; a.drukaf(); a.leesin(); b = a; b.drukaf(); Breuk c(a); c.drukaf(); return 0;}
Werkt dit?
41
Gratis bij elke class!constructor zonder argument (default constructor).
Deze constructor roept de default constructor aan van alle data members.
copy constructor. Deze constructor roept de copy constructor aan van alle data members.
assignment operator (operator=). Deze assignment operator roept de assignment operator aan van alle data members.
destructor. Deze destructor roept de destructor aan van alle data members.
Je kunt al deze functies ook zelf definiëren!
42
const Breuk / const memberfunctiesJe kunt een constante Breuk definiëren.
const Breuk kwart(1, 4);
cout << kwart.teller() << '/' << kwart.noemer() << endl; // mag dit ?
kwart.plus(5); // mag dit ?
Hoe weet de compiler dat?
43
Class Breuk (versie 1)class Breuk {public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs();private: int boven; int onder; void normaliseer();};
• Vraag-functies:• Return type• Geen argumenten• const
• Doe-functies:• Geen return type (void)• Meestal argumenten
Breuk b(3, 4);const Breuk kwart(1, 4);cout << b.teller() << endl;b.plus(kwart);cout << kwart.teller() << endl;kwart.plus(b);
44
Huiswerk!Bestudeer dictaat 2.3 t/m 2.10.
Compileert dit programma bij gebruik van versie 1 van Breuk?
Wat is de lengte en breedte van r1 en r2?
class Rechthoek {public: // ... (geen constructors)private: Breuk lengte; Breuk breedte;};
int main() { Rechthoek r1;// ... Rechthoek r2(r1);// ...}
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 5
46
Class Breuk
Kan het beter?Stel hergebruik Breuk component is succes!
HelpfilesFAQ
Breuk a, b;a.leesin();b.leesin();a.plus(b);a.drukaf();
Breuk a, b;cin >> a >> b;a += b;cout << a;
Gebruik Breuk is vergelijkbaar met int!
Veel werk! Moeite waard?
47
Operator overloading
a += b;
a.operator+=(b);
De C++ compiler denkt met je mee!
48
Breuk in C++class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; void operator+=(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
void Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer();}
Operator overloading is simpel! ?
49
Breuk is een succes!Mag a += b += c met int?Wat betekent het
dan?Oplossing?
b += c;a += b;
Kan dat niet beter?
class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk operator+=(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
Breuk Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return ?????;}
class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk operator+=(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
Breuk Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this;}
50
Fix Breuk::operator+=
Pas op!Deze code is niet correct.
Zie volgende sheet.
51
Breuk is geen succes!Oplossing?
reference
52
ReferenceIn C++ zijn er 3 “soorten” variabelen:
“Gewone” variabelen.Pointers.References.
Een reference is een andere naam voor een variabele die al bestaat.
int i;int& j = i; //initialisatie is verplicht!
i = 3;cout << j << endl;// een reference is een "pseudoniem"
Is dit goed voor de onderhoudbaarheid?
53
Gebruik referenceJe kunt een reference gebruiken als:
Globale variabele.Lokale variabele.Parameter.Return type.
54
Call by valuevoid swap(int p, int q) { int t = p; p = q; q = t;}
// ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j);// ...
Deze code werkt niet goed!
Weet je nog waarom?
Oplossing?
55
Call by reference in Cvoid swap(int* p, int* q) { int t = *p; *p = *q; *q = t;}
// ... int i = 3; int j = 4; swap(&i, &j);// ...
p wijst naar iq wijst naar j
56
Call by reference in C++void swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t;}
// ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j);// ...
p is andere naam voor iq is andere naam voor j
Onder de “motorkap” wordt een reference
geïmplementeerd met een pointer.
57
Reference returnJe kunt een reference ook teruggeven vanuit een
functie.
int& max(int& a, int& b) { if (a > b) return a; else return b;}
int main() { int x = 2, y = 7, z; max(x, y) = 0; z = max(x, y);// ...}
Een functie die een reference teruggeeft kan ook links van een = teken gebruikt worden (is een
lvalue).
58
Fix Breuk::operator+=class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
Breuk& Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this;}
Met behulp van een reference kunnen we ook onnodige
kopietjes voorkomen.
59
Fix Breuk::operator+=class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(const Breuk& b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
Breuk& Breuk::operator+=(const Breuk& b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this;}
Waarom const?
60
Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.11 t/m 2.20. Een reference lijkt op een pointer. Wat zijn de verschillen? Noem 3 situaties waar een copy constructor nodig is. Waarom zijn de parameters van max (zie boven) geen int of const int& ?
Zorg dat dit programmadeel werkt:
int main() { Breuk a, b, c;// ... c = a + b;// ...}
OGOPRG Les 6
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
62
Operator+ overloading{ Breuk a, b, c;
c = a + b;}
c.operator=(a.operator+(b));
Gratis! Zelf maken
Wat moet operator+ eigenlijk doen? Wat moet het parametertype zijn?
Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.
Wat moet het returntype zijn? Breuk Goed Breuk& Fout! Je hebt geen variabele die al bestaat. const Breuk Beter!
Geeft een fout bij: a + b = c;
63
Breuk::operator+class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts); const Breuk operator+(const Breuk& rechts) const;private: int boven; int onder; void normaliseer();};
const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje;}
Waarom const?
64
Breuk::operator+De volgende implementaties zijn niet juist!
const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje;}const Breuk& Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje;}const Breuk& Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { *this += rechts; return *this;}
// Hint:const Breuk kwart(1, 4);Breuk b(2, 3), c;c = kwart + b;
const vergeten!
Return andere naam voor een “dode” variabele!
Receiver mag niet veranderen!
65
Breuk::operator+ probleem!{ Breuk a, b;
b = a + 5;
b = 5 + a;}
b.operator=(a.operator+(5));
Breuk(5)
b.operator=(5.operator+(a));
Microsoft error: binary '+' : no global operator found which takes type 'Breuk'.GNU gcc error: No match for 'operator+' in '5 + a'.
Oplossing?
66
Globale operator+ overloadingJe kunt de globale operator+ overloaden.class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts); const Breuk operator+(const Breuk& rechts) const;private: // ...};
const Breuk operator+(int links, const Breuk& rechts);
const Breuk operator+(int links, const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(links); hulpje += rechts; return hulpje;}
67
Fix: Breuk::operator+{ Breuk a, b;
b = a + 5;
b = 5 + a;}
b.operator=(a.operator+(5));
Breuk(5)
b.operator=(operator+(5, a));
Kan dit niet eenvoudiger?
68
Globale operator+ overloadingAlternatief:
class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts);private: // ...};
const Breuk operator+(const Breuk& links, const Breuk& rechts);
const Breuk operator+(const Breuk& links, const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(links); hulpje += rechts; return hulpje;}
69
Fix: Breuk::operator+{ Breuk a, b;
b = a + 5;
b = 5 + a;}
b.operator=(operator+(a, 5));
Breuk(5)
b.operator=(operator+(5, a));
Breuk(5)
70
Operator== overloading
Wat moet operator== eigenlijk doen? Waarom heb ik de globale operator== gebruikt en niet Breuk::operator== ?
Wat moeten de parametertypes zijn? Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.
Wat moet het returntype zijn? bool Goed
{ Breuk a, b;
if (a == b) /* ... */;}
if (operator==(a, b))
71
Operator== overloadingJe kunt de globale operator== overloaden.class Breuk { public: // ... int teller() const; int noemer() const;private: // ...};
bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r);
bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.teller() == r.teller() &&
l.noemer() == r.noemer();}
72
Breuk::operator==Waarom is de volgende implementatie niet juist!
Error: boven en onder zijn private!
class Breuk { public: // ...private: int boven; int onder; // ...};
bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r);
bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.boven == r.boven && l.onder == r.onder;}Wat te doen als er geen teller() en noemer() memberfuncties zijn ?
73
Breuk::operator==Friend!
class Breuk { public: // ...private: int boven; int onder; // ... friend bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r);};
bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.boven == r.boven && l.onder == r.onder;}
74
FriendVriendschap in C++ gaat wel erg ver ...
Geldt bij het gebruik van friend nog steeds het principe van information hiding?
A friend is someone who may touch your private
parts.
75
Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.21 t/m 2.27.
Let op! 2.24 en 2.25 zijn niet behandeld (mag je overslaan). Maak een operator*= voor Breuk. Maak een operator* voor Breuk. Maak een operator!= voor Breuk. Maak een operator< voor Breuk. Maak een operator<= voor Breuk. Maak een operator> voor Breuk. Maak een operator>= voor Breuk.
Denk aan OO “afschuiven”!
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 7
77
Operator<< overloadingWe willen breuken op dezelfde manier afdrukken als
integers.{ Breuk b(12, -9);
cout << "b = " << b << endl;// ...}
cout.operator<<("b = ").operator<<(b).
operator<<(endl);
Bestaat al! Zelf maken Bestaat al!
Object van de class ostream
ostream aanpassen?
78
Operator<< overloadingWe willen breuken op dezelfde manier afdrukken als
integers.{ Breuk b(12, -9);
cout << "b = " << b << endl;// ...}
operator<<(cout.operator<<("b = "),b).operator<<(endl);
Bestaat al!Zelf maken Bestaat al!
Object van de class ostream
Globale operator<<
overloaden
79
Operator<< overloading
Wat moet het eerste parametertype zijn? ostream De uitvoer moet niet naar een kopietje van
het beeldschermgeheugen. ostream& Goed
Wat moet het tweede parametertype zijn? Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.
Wat moet het returntype zijn? ostream De endl moet niet naar een kopietje van
het beeldschermgeheugen. ostream& Goed
{ Breuk a;
cout << a << endl;}
operator<<(cout, a).operator<<(endl);
80
Operator<<class Breuk { public: // ...private: int boven; int onder; // ... friend ostream& operator<<(ostream& left,
const Breuk& right);};
ostream& operator<<(ostream& left, const Breuk& right) { left << right.boven << '/' << right.onder; return left;}
81
Gemak van overervingEr zijn verschillende classes afgeleid van ostream.
ostringstreamOm te schrijven naar een string variabele.
ofstreamOm te schrijven naar een file.
De overloaded operator<< kan ook met objecten van deze afgeleide classes worden gebruikt.
ostream
ostringstream
ofstream
82
Gemak van overervingclass Breuk { // ...friend ostream& operator<<(ostream& left, const Breuk& right);};
// ...
int main() { Breuk b(12,-9); ofstream out("uitvoer.txt"); if (out) out << "b = " << b << endl; else cerr << "File uitvoer.txt kan niet geopend worden!"
<< endl; cin.get(); return 0;}
Gaat goed! Want ofstream “is een”
ostream.
83
Operator>> overloadingWe willen breuken op dezelfde manier inlezen als
integers.{ int i, j; Breuk b;
cin >> i >> b >> j;// ...}
cin.operator>>(i).operator>>(b).operator>>(j);
Bestaat al! Zelf maken
Object van de class istream
istream aanpassen?
Bestaat al!
84
Operator>> overloadingWe willen breuken op dezelfde manier inlezen als
integers.{ int i, j; Breuk b;
cin >> i >> b >> j;// ...}
operator>>(cin.operator>>(i), b).operator>>(j);
Bestaat al!Zelf maken Bestaat al!
Object van de class istream
Globale operator>> overloaden
85
Operator>> overloading
Wat moet het eerste parametertype zijn? istream De invoer moet niet worden gelezen uit een
kopietje van het toetsenbordbuffer. istream& Goed
Wat moet het tweede parametertype zijn? Breuk De invoer moet niet naar een kopietje van a. Breuk& Goed
Wat moet het returntype zijn? istream i moet niet worden gelezen uit een
kopietje van het toetsenbordbuffer. istream& Goed
{ Breuk a; int i;
cin >> a >> i;}
operator>>(cin, a).operator>>(i);
86
Operator>>istream& operator>>(istream& left, Breuk& right) { int teller; if (isdigit(left.peek()) && left >> teller) if (left.peek() == '/') { left.get(); int noemer; if (isdigit(left.peek()) && left >> noemer) right = Breuk(teller, noemer); else right = Breuk(teller); } else right = Breuk(teller); else right = Breuk(); return left;}
Deze operator>> hoeft geen friend te zijn
van de class Breuk
87
Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.28.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 8
89
Seperate compilation #ifndef _Memcell_ #define _Memcell_ class MemoryCell { public: int Read() const; void Write(int x); private: int StoredValue; }; #endif
#include "Memcell.h" int MemoryCell::Read() const { return StoredValue; } void MemoryCell::Write(int x) { StoredValue = x; } #include <iostream>
using namespace std; #include "Memcell.h" int main() { MemoryCell M; M.Write(5); cout << "Cell contents are " << M.Read() << endl;
Memcell.h
Memcell.cpp
Memappl.cpp
90
Seperate compilation
Memcell.hclass MemoryCell {// ...};
Memcell.cpp#include "Memcell.h"// ...int MemoryCell::Read() {Memappl.cpp#include "Memcell.h"// ... MemoryCell M;
Memcell.obj
Memappl.obj
Memcell.exe
compiler
linker
pre-compiler
91
ProjectMicrosoft Visual C++ 2013
92
Hergebruik
Wat te doen als we twee variabelen van het type double willen verwisselen?
Wat te doen als we twee objecten van de class Breuk willen verwisselen?
void swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t;}
// ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j);// ...
Copy – Paste is slecht voor de onderhoudbaarheid!
93
Generieke functieGebruik een template functie.
template <typename T> void swap(T& p, T& q) { T t = p; p = q; q = t;}// ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j);// ... Breuk b(1, 2); Breuk c(3, 4); swap(b, c);
Een template is een “mal” waarmee verschillende functies
“gemaakt” kunnen wordenvoid swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t;}
void swap(Breuk& p, Breuk& q) { Breuk t = p; p = q; q = t;}
94
Class DozijnIn de class Dozijn kun je 12 integers opslaan.
class Dozijn {public: void zetIn(int index, int waarde); int leesUit(int index) const;private: int data[12];};
// ...
Dozijn d; d.zetIn(3, 13);// ... cout << "De plaats nummer 3 in d bevat de waarde: " << d.leesUit(3) << endl;
95
Class Dozijnvoid Dozijn::zetIn(int index, int waarde) { if (index >= 0 && index < 12) data[index] = waarde;}
int Dozijn::leesUit(int index) const { if (index >= 0 && index < 12) return data[index]; return 0; /* ik weet niets beters */}
ostream& operator<<(ostream& o, const Dozijn& d) { o << d.leesUit(0); for (int i = 1; i < 12; ++i) o << ", " << d.leesUit(i); return o;}
96
Copy – Paste is slecht voor de onderhoudbaarheid!
Class Dozijn
Wat te doen als we 12 variabelen van het type double willen opslaan?
Wat te doen als we 12 objecten van de class Breuk willen opslaan?
int main() { Dozijn d1; for (int j = 0; j < 12; ++j) d1.zetIn(j, j * j); // vul d1 met kwadraten cout << "d1 = " << d1 << endl; cin.get(); return 0;}
d1 = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121
97
Generieke classGebruik een template class.
template<typename T> class Dozijn {public: void zetIn(int index, const T& waarde); const T& leesUit(int index) const;private: T data[12];};// ...Dozijn<int> di;
Een template is een “mal” waarmee verschillende classes
“gemaakt” kunnen worden
class Dozijn {public: void zetIn(int index, const int& waarde); const int& leesUit(int index) const;private: int data[12];};
98
Generieke class Dozijntemplate<typename T> void Dozijn<T>::zetIn(int index, const T& waarde) { if (index >= 0 && index < 12) data[index] = waarde;}
template<typename T> const T& Dozijn<T>::leesUit(int index)
const { if (index < 0) index = 0; if (index > 11) index = 11; return data[index];}
template<typename T> ostream& operator<<(ostream& o, const Dozijn<T>& d) { o << d.leesUit(0); for (int i = 1; i < 12; ++i) o << ", " << d.leesUit(i); return o;}
Generieke class Dozijnint main() { Dozijn<int> d1; for (int j = 0; j < 12; ++j) d1.zetIn(j, j * j); // vul d1 met kwadraten cout << "d1 = " << d1 << endl;
Dozijn<string> d2; d2.zetIn(0, "Drenthe"); d2.zetIn(1, "Flevoland"); // ... d2.zetIn(10, "Zeeland"); d2.zetIn(11, "Zuid-Holland"); cout << "d2 = " << d2 << endl;
cin.get(); return 0;} 99
Wat doen we als we meer/minder dan 12 elementen willen opslaan?
d1 = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121d2 = Drenthe, Flevoland, Friesland, Gelderland, Groningen, Limburg, Noord-Brabant, Noord-Holland, Overijssel, Utrecht, Zeeland, Zuid-Holland
100
Generieke classGebruik een tweede template parameter.
template<typename T, int N> class Rij {public: void zetIn(int index, const T& waarde); const T& leesUit(int index) const; int aantalPlaatsen() const;private: T data[N];};// ...Rij<char, 26> alfabet;
Een template is een “mal” waarmee verschillende classes
“gemaakt” kunnen worden
class Rij {public: void zetIn(int index, const char& waarde); const char& leesUit(int index) const; int aantalPlaatsen() const;private: char data[26];};
101
Generieke class Rijtemplate<typename T, int N> void Rij<T, N>::zetIn(int index,
const T& waarde) { if (index >= 0 && index < N) data[index] = waarde;}template<typename T, int N> const T& Rij<T, N>::leesUit(int index)
const { if (index < 0) index = 0; if (index > N - 1) index = N - 1; return data[index];}template<typename T, int N> int Rij<T, N>::aantalPlaatsen() const { return N;}template<typename T, int N> ostream& operator<<(ostream& o, const Rij<T, N>& r) { o << r.leesUit(0); for (int i = 1; i < N; ++i) o << ", " << r.leesUit(i); return o;}
Generieke class Rijint main() { Rij<int, 10> kwad; for (int i = 0; i < kwad.aantalPlaatsen(); ++i) kwad.zetIn(i, i * i); cout << "kwad = " << kwad << endl;
Rij<char, 26> alfabet; for (int i = 0; i < alfabet.aantalPlaatsen(); ++i) alfabet.zetIn(i, 'A' + i);
cout << "alfabet = " << alfabet << endl; cout << "de derde letter van alfabet is " << alfabet.leesuit(2)
<< endl; cout << "de honderste letter van alfabet is " <<
alfabet.leesuit(99) << endl;
cin.get(); return 0;}
102
kwad = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81alfabet = A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Zde derde letter van alfabet is Cde honderste letter van alfabet is Z
103
Template class std::array C++11 std::array<T, N> in C++ vervangt de C array. Het aantal elementen N ligt vast na het compileren. Elementen kunnen worden opgevraagd met operator[]. Je kunt een std::array “gewoon” vergelijken, toekennen en
kopiëren. Je kunt een std::array element voor element doorlopen met
een range-based for. std::array heeft memberfuncties:
size() geeft het aantal elementen (type: std::array<T, N>::size_type).
at(n) geeft reference naar element n. Geeft een fout (exception) als element n niet bestaat.
Template class std::array C++11
104
#include <iostream>#include <array>using namespace std;int main() { // definieer array van 15 integers array<int, 15> a; // vul met kwadraten for (array<int, 15>::size_type i = 0; i < a.size(); ++i) { a[i] = i * i; } // druk af for (array<int, 15>::size_type i = 0; i < a.size(); ++i) { cout << a[i] << " "; } cout << endl; // ...
Template class std::array C++11
106
#include <iostream>#include <array>using namespace std;int main() { // definieer array van 15 integers array<int, 15> a; // vul met kwadraten int i = 0; for (int& e: a) { e = i * i; ++i; } // druk af for (int e: a) { cout << e << " "; } cout << endl;// ...
107
Template class std::vector std::vector<T> in C++ is een dynamische array. De std::vector kan groeien en krimpen. Elementen kunnen worden opgevraagd met operator[]. Je kunt een std::vector “gewoon” vergelijken, toekennen en
kopiëren. Je kunt een std::vector element voor element doorlopen
met een range-based for. std::vector heeft memberfuncties:
size() geeft het aantal elementen (type: std::vector<T>::size_type).
at(n) geeft reference naar element n. Geeft een fout (exception) als element n niet bestaat.
push_back(e) voeg element e aan de vector toe.
108
Template class std::vector#include <iostream>#include <vector>using namespace std;
int main() { // definieer vector van integers vector<int> v; // vul met kwadraten for (int i = 0; i < 15; ++i) { v.push_back(i * i); } // druk af for (vector<int>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i) { cout << v[i] << " "; } cout << endl; // ...
110
Template class std::vector C++11#include <iostream>#include <vector>using namespace std;
int main() { // definieer vector van integers vector<int> v; // vul met kwadraten for (int i = 0; i < 15; ++i) { v.push_back(i * i); } // druk af for (int e: v) { cout << e << " "; } cout << endl; // ...
111
Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.29. Bestudeer dictaat (heel) hoofdstuk 3.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 9
113
Hergebruik van classesAggregatie (Aggregation)
... heeft een (of meer) ...
Overerving (Inheritance)... is een (speciaal soort) ...
114
AggregatieAggregatie (Aggregation)
... heeft een (of meer) ...
Een Rechthoek heeft een lengte en een breedte
van het type Breuk.
class Rechthoek {public: // ...private: Breuk lengte; Breuk breedte;};
115
OverervingOvererving (Inheritance)
... is een (speciaal soort) ...
Een Bloemiste is een (speciaal soort) Winkelier.
class Winkelier {// ...};
class Bloemiste: public Winkelier {// ...};
116
ADT aanpakenum Soort {sintBernard, tekkel};
class Hond {private: Soort s; // ...public: Krant haalKrant(); void blaf(); // ...};
Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant;}
void Hond::blaf() { switch (s) { case sintBernard: cout << "WOEF WOEF"; break; case tekkel: cout << "kef kef"; break; }}
Niet goed uitbreidbaar!
117
OO aanpakEen Tekkel is een Hond.Een SintBernard is een Hond.
class Hond {private: // ...public: Krant haalKrant(); virtual void blaf(); // ...};
Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant;}void Hond::blaf() { cout << "blaf blaf";}
Message kan overridden worden.
118
OO aanpakclass SintBernard: public Hond {private: Whisky vat;public: virtual void blaf();};
void SintBernard::blaf() { cout << "WOEF WOEF";} class Tekkel: public Hond
{public: virtual void blaf();};
void Tekkel::blaf() { cout << "kef kef";}
119
Polymorfismevoid doeJeWerk(Hond& h) { Krant k = h.haalKrant(); // ...}int main() { SintBernard Boris; Tekkel Harry;
if (!weekend) doeJeWerk(Harry); else if (zaterdag) doeJeWerk(Boris);
cin.get(); return 0;}
Harry is van de class Tekkel maar een
Tekkel is een Hond.
Boris is van de class SintBernard maar een
SintBernard is een Hond.
h is een polymorfe parameter.doeJeWerk is een polymorfe functie.
120
UitbreidbaarheidDoor de OO aanpak kan heel eenvoudig een nieuwe
soort hond worden toegevoegd.Voeg zelf de classes DuitseHerder en MechelseHerder toe.
Welke code moet nu gewijzigd worden?
Welke code moet nu opnieuw gecompileerd worden?
121
Huiswerk! Bestudeer dictaat hoofdstuk 4 t/m 4.2. Voeg zelf zelf de classes DuitseHerder en MechelseHerder
toe. Gegeven is dat beide rassen Herdershonden zijn die een schapenkudde kunnen drijven en hoeden. Elk ras heeft een eigen blaf.
Beantwoord de vragen op de vorige sheet.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 10
123
Uitwerking HuiswerkVoeg DuitseHerder en MechelseHerder toe.
Welke code moet gewijzigd worden?
Welke code moet gecompileerd worden?
124
Tiroler Herder
© Toon van Driel
125
Tiroler Herder
© Toon van Driel
126
Inline memberfuncties Definitie van de
memberfuncties staat in de class declaratie.
Nadeel: Component kan niet zonder
source geleverd worden. Voordeel:
Minder typen.
class Hond {public: virtual void blaf() { cout << "blaf blaf"; }};
class SintBernard: public Hond {public: virtual void blaf() { cout << "WOEF"; }private: Whisky vat;};
127
Boodschap sturen via pointerclass Hond {public: virtual void blaf() { cout << "blaf blaf" << endl; }};
int main() { Hond fikkie; fikkie.blaf();
Hond* phond(&fikkie); *phond.blaf();
(*phond).blaf(); phond->blaf();
Error: left of '.blaf' must have class/struct
Ok
Handige afkorting
int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris; hond.blaf();
128
Slicing problempolymorfisme werkt alleen bij * en &.class Hond {public: virtual void blaf() { cout << "blaf" << endl; }};
class SintBernard: public Hond {public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" <<endl; }private: Whisky vat;};
Waar blijft de whisky??Waarom geen:
SintBernard&Waarom geen:
SintBernard* ?
NietPolymorf !
129
Abstract Base Class Er kunnen geen objecten (variabelen) van een ABC
gedefinieerd worden. Een class die overerft van Hond en blaf() override is geen
ABC meer. Een class die overerft van Hond en blaf() niet override is
een ABC.
class Hond {private: // ...public: Krant haalKrant(); virtual void blaf() = 0; // ...};
Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant;}
Puur virtueel
Oplossing voor het Slicing Problem
Slicing problempolymorfisme werkt alleen bij * en &.
int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris;
class Hond {public: virtual void blaf() = 0;};
class SintBernard: public Hond {public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" << endl; }private: Whisky vat;};
Error: 'Hond' : cannot instantiate abstract class
due to following members:'void Hond::blaf(void)' :
is abstract
Hond is een ABC
130
131
Slicing ProblemMaak alle base classes abstract.
Compiler voorkomt slicing!Kan niet altijd:
Hergebruik class van een andere programmeur (evt. zonder source code).
Je moet nu zelf slicing voorkomen!
132
Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.3 t/m 4.5 en 4.11.
4.3: Memberfunctie overriding.Vanuit de in de derived class overridden memberfunctie kun je de originele functie in de base class aanroepen.
4.4: Abstract base class. 4.5: Constructors bij inheritance.
Vanuit de constructor van de derived wordt automatisch de constructor van de base class aangeroepen. Je kunt ook zelf vanuit de constructor van de derived class een constructor in de base class aanroepen.
4.11: Slicing problem.Nodig bij practicumopdracht 3a
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 11
134
Overloading van memberfunctiesclass Class {public: void f() const { cout << "Ik ben f()" << endl; } void f(int i) const { // overload f() cout << "Ik ben f(int)" << endl; }};
int main() { Class object; object.f(); object.f(3); // ...
Uitvoer:Ik ben f()Ik ben f(int)
class Base {public: void f() const { cout << "Ik ben f()" << endl; }};
class Derived: public Base {public: void f(int i) const { // Verberg f() cout << "Ik ben f(int)" << endl; }};
Overloading en overerving
Uitvoer:Ik ben f()Ik ben f(int)Ik ben f()
int main() { Base b; Derived d; b.f(); d.f(3); d.f(); d.Base::f();}
Conclusie:Overloading en overerving
gaan niet goed samen!
Error: 'Derived::f' : function does not take 0 arguments
Hiding-rule
135
136
Reden voor de hiding-rule// Code van Basclass Base {public: // geen f(...)};
// Code van Dewiclass Derived: public Base {public: void f(double d) const { cout << "Ik ben f(double)" << endl; }};
int main() { Derived d; d.f(3); // ...
Uitvoer:Ik ben f(double)
137
Reden voor de hiding-rule// Aangepaste code van Basclass Base {public: // ... void f(int i) const { cout << "Ik ben f(int)" << endl; }};
// Code van Dewi niet gewijzigd
int main() { Derived d; d.f(3); // Base::f(int) is hidden. Gelukkig maar!// ...
Uitvoer:Ik ben f(double)
Conclusie:De hiding-rule verhoogt de
onderhoudbaarheid!
Explicit overriding C++11Sinds C++11 kun je expliciet aangeven dat je een
memberfunctie wilt overridden. Dit voorkomt dat je een memberfunctie “per ongeluk” overload.
Dit doe je door het woord override achter de memberfunctie te plaatsen.
De compiler geeft nu een foutmelding als er geen overriding wordt gebruikt.
138
class Base {public: void f(int i) const { cout << "Base::f(int) called." << endl; } virtual void g(int i) const { cout << "Base::g(int) called." << endl; }};class Derived: public Base {public: void f(int i) const override { cout << "Derived::f(int) called." << endl; } virtual void g(int i) override { cout << "Derived::g(int) called." << endl; }};
139
Explicit overriding C++11
Error: 'Derived::f' : method with override specifier 'override' did not
override any base class methodsError: 'Derived::g' : method with override specifier 'override' did not
override any base class methods
OOPS: virtual vergeten!
OOPS: const vergeten!
Final overriding C++11
Je hebt blaf() in Herdershond
overridden maar je wilt niet dat
blaf() in classes die afgeleid zijn van Herdershond
opnieuw overridden wordt.
140
Final overriding C++11
141
class Herdershond: public Hond {public: virtual void blaf() final;// ...};
class DuitseHerder: public Herdershond {public: virtual void blaf();// ...};
Error: 'Herdershond::blaf()': declared as 'final' cannot be
overridden by 'DuitseHerder::blaf'
142
private:alleen bereikbaar in member functies van de class zelf
protected:alleen bereikbaar in member functies van de class en in
member functies van "nakomelingen" van de class
public:altijd bereikbaar via object
Afscherming
Zie dictaat paragraaf 4.6.
143
ProeftentamenTentamenopgaven over de tot nu toe behandelde stof.
144
Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.6 t/m 4.10, 4.12 en 4.13.
4.6: protected members. 4.7: Voorbeeld: ADC kaarten. 4.8: Overloading en overriding van memberfuncties. 4.9: Expliciet overridden van memberfuncties. 4.10: Final overridden van memberfuncties. 4.12 Voorbeeld: Opslaan van polymorfe objecten in een vector.
4.13 Voorbeeld: Impedantie calculator.Nodig bij practicumopdracht 3c
145
Huiswerk! Maak het proeftentamen.
http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/proeftentamen_1.pdf
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 12
147
Huiswerk!Bestudeer boek:
Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.H1 en H2H4 t/m 4.3
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 13
149
Software Engineering FasesWat wil de klant?
Analyse (find the requirements).Hoe kun je het maken?
Design (structured or OO).Waarmee kun je het maken?
Implement (write the code).Werkt het?
Test (verify and validate).
Verification: Have we built the system right?
Does the system satisfy its specification?
Validation: have we built the right system?Does the specification satisfy the
customer's expectation?
150
Software EngineeringWaterval methode
Traditionele methode.Geschikt voor projecten met weinig risico.Past goed bij gestructureerde aanpak.
Spiraal methode (Evolutionaire methode.)Moderne methode.Geschikt voor projecten met veel risico (onzekerheid).Past goed bij OO aanpak.
151
Waterval = sequentieel
Analyse
Design
Implement
Test
152
Tijdsdruk...
Versnellen door in elkaar schuiven van waterval
model geeft problemen!
153
Spiraal = cyclisch
Analyse
DesignImplement
Test
Typische duur van één cyclus:3 weken!
154
Modelleren
Werkelijkheid
model
155
Wat modelleren we?Analyse
Maak een model van de te automatiseren werkelijkheid of van het op te lossen probleem.
Domeinkennis structuur.Functionele eisen gedrag.
OntwerpMaak een model van de oplossing.
ImplementatieMaak een model van het programma.
Bij OOA+OOD+OOP werken we steeds aan hetzelfde model
(seamless development)
156
Unified Modeling LanguageUML inleiding.
Hoofdstuk 1 en 2.UML Klasse- en objectdiagram (1).
Paragraaf 4.1 t/m 4.3, 4.4.2, 4.4.8, 4.4.9 en 4.4.17.UML Use-case-diagram.
Paragraaf 8.1 t/m 8.6.UML Sequentie- en communicatiediagram.
Paragraaf 10.1 t/m 10.4. UML Toestands- en Activiteitsdiagram.
Paragraaf 12.1 t/m 12.3 en H15.1 t/m 15.3.UML Klassediagram (2)
Paragraaf 4.4.4, 4.4.10 en 4.4.12.
157
Visual Paradigm for UMLTekenen van UML diagrammen.Omzetten UML naar C++ (of Java, C#, Python enz).Omzetten C++ (of Java, C#, Python) naar UML.Beschikbaar in lokaal D1.052 (en ook thuis).
Visual Paradigm for UML SE
158
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 14
160
Klassediagram
Attributes = data membersOperations = member functions = messages
In Visual Paradigm for UML kunnen attributes en operations “verborgen” worden.
161
Objectdiagram
Object is een instantie van een ClassAttributes = data members
In Visual Paradigm for UML kunnen attributes met waarden “verborgen” worden.
162
Fases
Analysis Design
Tijdens het ontwikkelen van het model voeg je steeds meer details toe. Deze details kun je ook weer verbergen, zie: Project Options.
Code generatieTwee methoden
Instant generator is the process of producing source code from class model.
Round-trip engineering is the ability to generate model from source code and generate source code from model, and keep them synchronized.
163
164
Implementation = Code generatie
#ifndef __Rekening_h__#define __Rekening_h__
class Rekening {public: bool open(); void stort(double bedrag); bool neemOp(double bedrag);private: double saldo;};
#endif
#include "Rekening.h"bool Rekening::open() { }void Rekening::stort(double bedrag) { }bool Rekening::neemOp(double bedrag) { }
Rekening.h
Rekening.cppCode moet nog worden
ingevuld!
165
Implementation = Code generatie
166
Associatie
Labels: Altijd invullen!Multipliciteit: eventueel invullen.Rol: eventueel invullen.Leesrichting: gebruiken om “onnatuurlijke” leesrichting aan te geven.
167
Overerving (... is een ... )Directeur.h#ifndef __Directeur_h__#define __Directeur_h__
#include "Persoon.h"
class Directeur: public Persoon {};
#endif
168
Aggregatie (... heeft een ...)Fiets heeft:
2 Wielen1 Frame
169
AssociatieOverervingAggregatie
Compositie Een compositie is een speciaal soort aggregatie.
Aggregatie“heeft een” relatie. vaag gedefinieerd
Compositie“bevat een” relatie. deel behoort maar bij 1
geheellevensduur deel <=
levensduur geheel
Beginnende UML modelleerders gebruiken vaak ten onrechte compositie!
170
Compositie (... bevat een ...)Welke aggregaties zijn
composities?Mens --- NierMens --- HersenenPC --- Hard DiskPC --- CPUCPU --- TransistorRadio --- Transistor
Let op! Het goede antwoord is afhankelijk van de applicatie.
171
Compositie (... bevat een ...)#ifndef __Fiets_h__#define __Fiets_h__
#include "Frame.h"
class Fiets {public: Frame Unnamed_Frame_;};
#endif
172
Compositie (... bevat een ...)
173
Compositie (... bevat een ...)#ifndef __Fiets_h__#define __Fiets_h__
#include "Frame.h"
class Fiets {private: Frame hetFrame;};
#endif
174
Compositie (... bevat een ...)#ifndef __Frame_h__#define __Frame_h__
#include "Fiets.h"
class Frame {public: Fiets* Unnamed_Fiets_;};
#endif
175
Compositie (... bevat een ...)
176
Compositie (... bevat een ...)
#ifndef __Frame_h__#define __Frame_h__
class Frame {};
#endif
#ifndef __Fiets_h__#define __Fiets_h__
#include "Frame.h"
class Fiets {private: Frame hetFrame;};
#endif
177
Commentaar
178
Huiswerk!Bestudeer boek:
Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.H1 en H2H4 t/m 4.3, 4.4.2 en 4.4.8.Vragen bij H2 en H4 (zie BB)
Bedenk hoe je een aggregatie(geen compositie) kunt implementeren.Zie dictaat:paragraaf 4.12.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 15
180
Voorbeeld
We willen van Hond graag een Abstract Base Class maken!
Waarom?
Pure virtual member function
181
Pure virtual member function
182
Pure virtual memberfunctie wordt in UML cursief weergegeven.
Abstract Base Class
183
Abstract Base Class
184
ABC wordt in UML cursief weergegeven.
185
Aggregatie implementatie
Hoe kunnen we een 0..1 aggregatie implementeren in class SintBernard?WhiskeyVat data member?WhiskeyVat& data member?WhiskeyVat* data member?
Niet 0..1 maar 1.
Andere naam voor een WhiskeyVat
dat al bestaat.Onzin!
186
Aggregatie implementatie
#ifndef __SintBernard_h__#define __SintBernard_h__
class WhiskeyVat;
class SintBernard {public: WhiskeyVat* heeft_om_zijn_nek; void blaf();};
#endif
187
Aggregatie implementatie
#ifndef __WhiskeyVat_h__#define __WhiskeyVat_h__
class SintBernard;
class WhiskeyVat {public: SintBernard* heeft_om_zijn_nek;};
#endif
188
Aggregatie implementatie
189
Aggregatie implementatie
190
Aggregatie implementatie
#ifndef __SintBernard_h__#define __SintBernard_h__
class WhiskeyVat;
class SintBernard {public: void blaf();private: WhiskeyVat* vat;};
#endif
191
Aggregatie implementatie
Hoe kunnen we een 0..5 aggregatie implementeren in class Kennel?array met Hond* -ersarray<Hond*, 5>vector<Hond*>
Beter! Maar niet beschikbaar in Visual Paradigm
Goed! Wel beschikbaar in Visual Paradigm, ook bruikbaar voor 0..*
192
Aggregatie implementatie
#include <vector>using namespace std;#ifndef __Kennel_h__#define __Kennel_h__
class Hond;
class Kennel {private: std::vector<Hond*> inwoners;};#endif
Liever niet!
193
OpdrachtSchrijf een testprogramma voor de hiervoor gemaakte
class Kennel.Zet een SintBernard genaamd boris in de Kennel
genaamd k.Zet een Tekkel genaamd harry in de Kennel k.Zet een SintBernard genaamd felix in de Kennel k.Laat alle honden in de Kennel k blaffen.Haal harry uit de Kennel k.Laat alle honden in de Kennel k blaffen.
Bedenk eerst welke messages je naar een Kennel moet kunnen sturen.
194
Uitwerking
Waarom Hond& als parameter?
#include <vector>#ifndef __Kennel_h__#define __Kennel_h__
class Hond;
class Kennel {private: std::vector<Hond*> inwoners;public: void zetIn(Hond& h); void haalUit(Hond& h); void blafAllemaal();};#endif
195
UitwerkingSchrijf altijd eerst het testprogramma!
Test Driven Development
Gewenste uitvoer:
#include <iostream>using namespace std;
#include "Hond.h"#include "SintBernard.h"#include "Tekkel.h"#include "Kennel.h"
int main() { SintBernard boris; Kennel k; k.zetIn(boris); Tekkel harry; k.zetIn(harry); SintBernard felix; k.zetIn(felix); cout << "Alle honden in de kennel blaffen:" << endl; k.blafAllemaal(); k.haalUit(harry); cout << "Alle honden in de kennel blaffen:" << endl; k.blafAllemaal(); cin.get(); return 0;}
196
Kennel implementatie#include <algorithm>#include <iostream>using namespace std;
#include "Kennel.h"#include "Hond.h"
void Kennel::zetIn(Hond& h) { if (inwoners.size() < 5) inwoners.push_back(&h); else cout << "Kennel is al vol!" << endl;}
void Kennel::haalUit(Hond& h) { inwoners.erase(find(inwoners.begin(), inwoners.end(), &h));}
void Kennel::blafAllemaal() { for (auto hp: inwoners) hp->blaf();}
Huiswerk!Bestudeer boek:
Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.4.4.8 en 4.4.9.
Bestudeer dictaat:paragraaf 4.12.
197
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 16
199
UML diagrammenStatische structuur van programma.
UML Klassediagram.
Dynamisch gedrag van programma.UML Objectdiagram.UML Use-case-diagram.UML Sequentiediagram.UML Communicatiediagram.UML Toestandsdiagram.UML Activiteitsdiagram.
Use-case-diagram beschrijft het gedrag van het programma
gezien vanuit de gebruikers van het
programma.
200
UML Use-case-diagramWordt gebruikt voor vastleggen van de functionele
eisen.
Actor
Systeemgrens
Use-case
201
Use-case beschrijvingNaam Rekening openen
Actor Baliemedewerker
Aannamen Baliemedewerker heeft beschikking over de NAW-gegevens van de Klant. De Klant kan zich legitimeren.
Beschrijving 1. De baliemedewerker maakt aan het systeem bekend dat een nieuwe rekening aangemaakt moet worden en voert de NAW-gegevens van de Klant in.
2. Als de klant een bedrijf is wordt het KvK nummer ingevoerd.3. Het systeem controleert of de Klant al rekeningen heeft en of
de Klant rood staat op een van deze rekening. In dat geval treedt een uitzondering [rood staan] op.
4. Het systeem maakt het nummer van de nieuwe rekening bekend aan de baliemedewerker.
Uitzonderingen
[rood staan] De baliemedewerker kan naar de use-case Geld storten overgaan om de Klant de gelegenheid te geven het tekort aan te vullen. Als het tekort is aangevuld wordt de use-case vervolgd bij stap 3.
Resultaat De Klant heeft minstens 1 rekening.
202
Use-case beschrijving
203
UML diagrammenStatische structuur van programma.
UML Klassediagram.
Dynamisch gedrag van programma.UML Use-case-diagram.UML Sequentiediagram.UML Communicatiediagram.UML Toestandsdiagram.UML Activiteitsdiagram.
Sequentiediagram laat zien in welke volgorde
objecten elkaar berichten sturen.
Communicatiediagram laat zien welke objecten elkaar berichten sturen.
204
SequentiediagramBoek (p.119):
wekker stuurt boodschap zoem naar :Gebruike
r
ActorObject
Tijd
Boodschap
Actor kan boodschap sturen naar object. Object kan boodschap sturen naar actor,
andere objecten en naar zichzelf.
SequentiediagramVerbeterde versie:
205
CommunicatiediagramBevat dezelfde informatie als een sequentiediagram.
206
Conditionele boodschappen
207
208
Conditionele boodschappen
Iteratie van boodschappen
209
210
Iteratie van boodschappenvoid Kennel::blafAllemaal() { for (auto hp: inwoners) hp->blaf();}
Visual Paradigm kan geen Sequence
Diagram tekenen vanuit C++ code.
Visual Paradigm kan geen code (ook geen
Java) genereren vanuit een Sequence Diagram
Boodschap aan jezelf
211
212
Constructor
213
Voorbeeld (vervolg...)
214
OpgaveMaak een sequentiediagram waarin een
testprogramma de volgende acties uitvoert:Zet een SintBernard genaamd boris in de Kennel
genaamd k.Zet een Tekkel genaamd harry in de Kennel k.Laat alle honden in de Kennel k blaffen.
Uitwerking
215
Huiswerk!Bestudeer boek:
Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.Hoofdstuk 8 (behalve 8.5.3 en 8.7.6).Hoofdstuk 10 (behalve 10.7).Opgaven bij H8, H10 (zie BB).
Maak opgaven van voorgaande sheets:Sequentiediagram.
216
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 17
218
UML diagrammenStatische structuur van programma.
UML Klassediagram.
Dynamisch gedrag van programma.UML Use-case-diagram.UML Sequentiediagram.UML Communicatiediagram.UML Toestandsdiagram.UML Activiteitsdiagram.
Toestandsdiagram laat de toestanden en toestandsovergangen van een klasse zien.
219
ToestandsdiagramToestand van een WhiskeyVat
Worden we hier veel wijzer van?
220
Toestandsdiagram
221
Toestandsdiagram#include "WhiskyVat_sm.h"
class WhiskyVat {private: WhiskyVatContext _fsm;public: WhiskyVat(): _fsm(*this) { } WhiskyVatContext& getContext() { return _fsm; } void maakVol() { _fsm.maakVol(); } void maakLeeg() { _fsm.maakLeeg(); }};
222
Toestandsdiagram#include "WhiskyVat.h"
void state_Leeg(WhiskyVat *aWhiskyVat) { printf("Please select transition:\n"); printf("1. maakVol\n"); printf("0. quit\n"); int choice; scanf("%d", &choice); switch (choice) { case 1: aWhiskyVat->maakVol(); break; case 0: exit(0); }}void state_Vol(WhiskyVat *aWhiskyVat) { /* idem */
223
Toestandsdiagram
int main(int argc, char **argv) { WhiskyVat lWhiskyVat; while (true) { printf("Current state: %s\n",
lWhiskyVat.getContext().getState().getName()); if (&lWhiskyVat.getContext().getState() ==
&WhiskyVatFSM::Leeg) { state_Leeg(&lWhiskyVat); } else if (&lWhiskyVat.getContext().getState() ==
&WhiskyVatFSM::Vol) { state_Vol(&lWhiskyVat); } }}
224
ToestandsdiagramCurrent state: WhiskyVatFSM::LeegPlease select transition:1. maakVol0. quit1Current state: WhiskyVatFSM::VolPlease select transition:1. maakLeeg0. quit1Current state: WhiskyVatFSM::LeegPlease select transition:1. maakVol0. quit0
225
OpgaveTeken een toestandsdiagram dat het login proces van
een online bankapplicatie modelleert. Om in te loggen moet de klant een rekeningnummer en een
pincode invoeren in twee invoervelden.In deze invoervelden mogen alleen cijfers worden ingevoerd.Wisselen tussen invoervelden kan met de TAB toets.Als de ENTER toets wordt ingedrukt dan moeten het
ingevoerde rekeningnummer en pincode worden gecontroleerd.
Geldig: start transactie.Ongeldig: geef foutmelding en wis invoervelden.
Als op de ESC toets wordt gedrukt moet de login procedure worden afgebroken.
226
Uitwerking
227
UML diagrammenStatische structuur van programma.
UML Klassediagram.
Dynamisch gedrag van programma.UML Use-case-diagram.UML Sequentiediagram.UML Communicatiediagram.UML Toestandsdiagram.UML Activiteitsdiagram.
Een Activiteitsdiagram laat een stroom van
activiteiten zien.
Activiteitsdiagram
228
SwimlaneStart
Activiteit
Beslispunt
Samenkomst
Splitsing
Synchronisatie
Guard
Einde
Huiswerk!Bestudeer boek:
Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.Hoofdstuk 12.Hoofdstuk 15. H12 en H15 (zie BB).
Maak opgaven van voorgaande sheets:Toestandsdiagram.
229
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 18
231
Globaal en lokaal geheugenint global;
void f(int parameter) { int local1; // ...}
void main() { int local2; // ... f(local2);}
De compiler bepaalt wanneer variabelen
worden aangemaakt en opgeruimd.
232
Dynamisch geheugenJe kunt ook zelf beslissen wanneer een variabele
(object) wordt aangemaakt en opgeruimd.
Tekkel* hp = new Tekkel;
hp->blaf();
delete hp;Reserveer geheugenruimte
(bij Operating System)
Geef geheugenruimte vrij (aan Operating System)
233
size_t s;cout << "Hoeveel Tekkels wil je? ";cin >> s;Tekkel* c = new Tekkel[s];for (size_t i = 0; i < s; ++i) c[i].blaf();delete[] c;
size_t s;cout << "Hoeveel Tekkels wil je? ";cin >> s;Tekkel a[s]; for (auto t: a) t.blaf();
Dynamische arrayHet geheugen wordt aangevraagd als het programma
runt grootte hoeft niet bij compileren bekend te zijn. Statisch:
Dynamisch:
const size_t s = 5;Tekkel a[s];for (auto t: a) t.blaf();
Error: expected constant
expression
Range-based for werkt hier niet.
234
Dynamisch geheugenKrachtig:
Je bepaalt zelf wanneer geheugen wordt aangemaakt of vrijgegeven.
Gevaarlijk:Memory corruption.
delete te veel of delete van verkeerde pointer.Memory leak.
delete vergeten.Undefined behaviour.
gebruik van een deleted variabele.
Gebruik zoveel mogelijk standaard componenten zoals std::vector
235
Dynamische std::vectorHet geheugen wordt aangevraagd als het programma
runt grootte hoeft niet bij compileren bekend te zijn. Dynamisch:
#include <vector>using namespace std;
vector<Tekkel>::size_type s;cout << "Hoeveel Tekkels wil je? ";cin >> s;vector<Tekkel> v(s);for (Tekkel t: v) t.blaf();
236
ConstructorWordt door de compiler aangeroepen
als een variabele gemaakt wordt.
class Breuk {public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
void main() { Breuk a, b(-2), c(21,-9); // ...}
237
DestructorWordt door de compiler aangeroepen als een variabele
verwijderd wordt.class Breuk {public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); ~Breuk(); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b);private: int boven; int onder; void normaliseer();};
void main() { Breuk a, b(-2), c(21,-9); // ...}
Breuk::~Breuk() { cout << "De breuk met teller " << boven << " en noemer " << onder << " is overleden." << endl;}
238
Constructor en destructorCompiler roept de constructor en destructor
automatisch aan.
{ Breuk a(21,-9); // ... // ... // ...}
Reserveer geheugen op de stack voor a en roep constructor a.Breuk(21,-9) aan
Roep destructor a.~Breuk() aan en geef geheugen van a
weer vrij
239
Constructor en destructorCompiler roept de constructor en destructor
automatisch aan.
{ Breuk* bp = new Breuk(21,-9); // ... delete bp; // ...}
Reserveer geheugen op de heap en roep constructor Breuk(21,-9) aan
Roep destructor ~Breuk() aan en geef
geheugen weer vrij
240
Gratis bij elke class!constructor zonder argument (default constructor).
Deze constructor roept de default constructor aan van alle data members.
copy constructor. Deze constructor roept de copy constructor aan van alle data members.
assignment operator (operator=). Deze assignment operator roept de assignment operator aan van alle data members.
destructor. Deze destructor roept de destructor aan van alle data members.
Je kunt al deze functies ook zelf definiëren!
241
Default destructor probleem De automatisch door de compiler aangemaakte default
destructor is niet virtual.
class Hond {public: virtual void blaf() = 0;};
class SB: public Hond {private: Whisky vat;public: SB() { vat.maakVol(); } virtual ~SB () { vat.maakLeeg(); } virtual void blaf() override { cout << "Woef woef" << endl; }};
int main() { Hond* Boris(new SB); Boris->blaf(); delete Boris;}
~SB() wordt niet aangeroepen!
242
Virtual destructorAls een class nu of in de toekomst als basis class
gebruikt wordt dan moet de destructor virtual zijn zodat van deze class afgeleide classes via een polymorphic pointer gedelete kunnen worden.
class Hond {public: virtual ~Hond() = default; virtual void blaf() = 0;};
class SintBernard: public Hond {public: virtual ~SintBernard();};
C++11
243
Huiswerk!Voeg in practicum opgave 2b een destructor toe die
meldt dat een Tijdsduur is overleden.Verklaar de uitvoer.
Verander nu in opgave 2b elke const Tijdsduur& door een Tijdsduur.Verklaar de wijzigingen in de uitvoer.
Bestudeer dictaat:Hoofdstuk 5 t/m 5.4.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 19
245
Aggregatie implementatie
Geef de implementatie van de
constructor en de destructor.
class SintBernard: public Hond {public: SintBernard(); virtual ~SintBernard(); virtual void blaf() override; private: WhiskeyVat* vat;};
SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakVol();}
virtual ~ SintBernard::SintBernard() { vat->maakLeeg(); delete vat;}
virtual void SintBernard::blaf() { cout << "WOEF WOEF" << endl;}
246
Implementatie
Aangemaakt met new
vat
:SintBernard
:WhiskeyVat
247
?
Copy constructorSintBernard a;SintBernard b(a);
SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakVol();}
Default copy constructor:kopieert alle data members
Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor
definiëren.
a vat
b vat ?
248
Copy constructor Gewenst resultaat:
a vat
b vat
249
Copy constructor
Kun je ook een SintBernard in plaats van een const SintBernard& als parameter gebruiken?Nee! Want dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan
wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan ...
SintBernard::SintBernard(const SintBernard& r): Hond(r), vat(0) {
if (r.vat != 0) vat = new WhiskeyVat(*(r.vat));}
250
operator=SintBernard a;SintBernard b;b = a;
Default assignment operator:assigned alle data members
b.vat = a.vat;
Dit is niet goed! We moeten zelf een operator= definiëren.
a vat
b vat
251
operator= Gewenst resultaat:
a vat
b vat
SintBernard& SintBernard::operator=(SintBernard r) { std::swap(vat, r.vat); return *this;}
SintBernard& SintBernard::operator=(const SintBernard& r) { SintBernard t(r); std::swap(vat, t.vat); return *this;}
252
operator=
Kun je ook een SintBernard in plaats van een const SintBernard& als parameter gebruiken?Ja! Er wordt dan een overbodig kopietje gemaakt.Ja!!! Het maken van het kopietje t is dan overbodig!
Wat is nut van SintBernard& return type en return *this?a = b = c;
253
Wanneer zelf definiëren?Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:die class een pointer bevat enals bij het kopiëren van een object van de class niet de
pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden gekopieerd en
als bij een toekenning aan een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden toegekend en
als bij het opruimen van een object van de class niet alleen de pointer, maar ook de data waar de pointer naar wijst moet worden opgeruimd.
254
Huiswerk!Bestudeer dictaat:
Paragraaf 5.5 t/m 5.10.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 20
256
Memberfuncties en data membersElk object heeft zijn eigen data members terwijl de
memberfuncties door alle objecten van een bepaalde class "gedeeld" worden.class Hond {public: Hond(const string& n); void blaf();private: string naam;};
Hond::Hond(const string& n): naam(n) {}void Hond::blaf() { cout << naam << " zegt: WOEF" << endl;}
257
Memberfuncties en data membersWe willen bijhouden hoeveel objecten van de class Hond er op een bepaald moment bestaan. int aantalHonden = 0; //dit is een globale variabele
class Hond {public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf();private: string naam;};
Hond::Hond(const string n): naam(n) { ++aantalHonden; } Hond::~Hond() { --aantalHonden; }
258
staticEen static data member is een onderdeel van de
class en wordt door alle objecten van de class gedeeld.
class Hond {public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf(); static int aantal();private: string naam; static int aantalHonden;};
259
staticEen static data member is een onderdeel van de
class en wordt door alle objecten van de class gedeeld.int Hond::aantalHonden = 0;
Hond::Hond(const string& n): naam(n) { ++aantalHonden;} Hond::~Hond() { --aantalHonden; }int Hond::aantal() { return aantalHonden; }void Hond::blaf() { cout << naam << " zegt: WOEF" << endl; }
260
static memberfunctiesTwee manieren van aanroepen:
direct via de classnaam:class_naam::member_functie_naam(parameters)Voorbeeld: cout << Hond::aantal() << endl;
via een object van de class:object_naam.member_functie_naam(parameters)Voorbeeld: cout << h1.aantal() << endl;
Beperkingen t.o.v. een gewone memberfunctie:Een static memberfunctie heeft geen receiver (ook niet als
hij via een object aangeroepen wordt).Een static memberfunctie heeft dus geen this pointer.Een static memberfunctie kan dus geen "gewone"
memberfuncties aanroepen en ook geen "gewone" data members gebruiken.
261
staticEen static data member is een onderdeel van de
class en wordt door alle objecten van de class gedeeld.
UML boek: paragraaf 4.4.4.
class Hond {public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf(); static int aantal();private: string naam; static int aantalHonden;};
262
staticstatic in Visual Paradigm:
263
Huiswerk!Bestudeer boek:
Paragraaf 4.4.4.Bestudeer dictaat:
Paragraaf 6.1.Bestudeer BB:
Extra voorbeelden over inheritance en polymorphisme.
264
Overzicht stof OGOPRGDictaat:
Hoofstuk 1 t/m 6 (alleen 6.1, de rest van hoofdstuk 6 is voor de “liefhebbers”).
Boek:Hoofdstuk 1 en 2.Hoofdstuk 4 (behalve 4.4.1, 4.4.3, 4.4.5, 4.4.6, 4.4.7, 4.4.10
t/m 4.4.16, 4.4.18, 4.6.8 en 4.6.9).Hoofdstuk 8 (behalve 8.5.3 en 8.7.6).Hoofdstuk 10 (behalve 10.7).Hoofdstuk 12.Hoofdstuk 15.Opgaven! Zie BB.
265
Afronden practicum
Deze week klaar! Anders onvoldoende.
Herkansing:Alleen opdracht 4 nog niet klaar:
Per email inleveren bij [email protected] vóór 17 april 2014.Nog meer opdrachten niet klaar:
Aftekenen op 23 april. Afspraak maken voor einde van deze week!
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 21
267
ADT ArrayDe grootte van een Array kan tijdens run-time
bepaald worden.Bij het gebruik van [] wordt gecontroleerd of de index
binnen de grenzen van de Array ligt.Implementatie van Array:
Aangemaakt met new
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
268
ADT Arrayclass Array {public: explicit Array(int s); Array(const Array& r); Array& operator=(const Array& r); ~Array(); int& operator[](int index); const int& operator[](int index) const; int length() const; bool operator==(const Array& r) const; bool operator!=(const Array& r) const; // ... // Er zijn vele uitbreidingen mogelijk.private: int size; int* data;};
269
ADT ArrayArray::Array(int s): size(s), data(new int[s]) {}
Array::~Array() { delete[] data;}
Aangemaakt met new
4size
data ? ? ? ?
0 1 2 3
270
?
?
0 1 4 9? ? ? ?
?
?
Copy constructorArray a(4);for (int j = 0; j < a.length(); ++j) { a[j] = j * j; // vul a met kwadraten}Array b(a);
Array::Array(int s): size(s), data(new int[s]) {}
4size
data0 1 2 3
4size
data
a
b
Default copy constructor:kopieert alle data members
Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor
definiëren.
271
Copy constructorGewenst resultaat:
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3b
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3a
272
Copy constructor
Kun je ook een Array in plaats van een const Array& als parameter gebruiken?Nee! Want dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan
wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan ...
Array::Array(const Array& r): size(r.size), data(new int[r.size]) {
for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = r.data[i];}
273
operator=Array a(4);Array b(a.length());for (int j = 0; j < a.length(); ++j) { a[j] = j * j; // vul a met kwadraten b[j] = j * a[j]; // vul b met derde machten}b = a;
4size
data 0 1 8 27
0 1 2 3b
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3a
Default assignment operator:assigned alle data members
b.size = a.size;b.data = a.data;
Dit is niet goed! We moeten zelf een
operator= definiëren.
274
operator=Gewenst resultaat:
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3b size
data
4size
data 0 1 4 9
0 1 2 3a
Array& Array::operator=(Array r) { std::swap(data, r.data); std::swap(size, r.size); return *this;}
275
operator=
Kun je ook een Array in plaats van een const Array& als parameter gebruiken?Ja! Er wordt dan een overbodig kopietje gemaakt.Ja!!! Het maken van het kopietje t is dan overbodig!
Wat is nut van Array& return type en return *this?a = b = c;
Array& Array::operator=(const Array& r) { Array t(r); std::swap(data, t.data); std::swap(size, t.size); return *this;}
276
Wanneer zelf definiëren?Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:die class een pointer bevat enals bij het kopiëren van een object van de class niet de
pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden gekopieerd en
als bij een toekenning aan een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden toegekend en
als bij het opruimen van een object van de class niet alleen de pointer, maar ook de data waar de pointer naar wijst moet worden opgeruimd.
277
ADT Array versus C arrayVoordelen ADT Array:
Bij aanmaken mag de grootte een variabele zijn.Bij gebruik [] wordt de index gecontroleerd.
Nadelen ADT Array:Je kunt er alleen integers in opslaan!
Oplossing?
278
Template class Arraytemplate<typename T> class Array {public: explicit Array(int s); Array(const Array<T>& v); Array<T>& operator=(const Array<T>& r); ~Array(); T& operator[](int index); const T& operator[](int index) const; int length() const; bool operator==(const Array<T>& r) const; bool operator!=(const Array<T>& r) const; // ... // Er zijn vele uitbreidingen mogelijk.private: int size; T* data;};
template<typename T>Array<T>::Array(int s):
size(s), data(new T[s]) {}
279
Template class Array // ...
int i; cout << "Hoe groot wil je de Array's "; cin >> i;
Array<double> a(i); for (int j = 0; j < v.length(); ++j) a[j] = sqrt(j); // Vul a met wortels cout << "a[12] = " << a[12] << endl;
Array<int> b(i); for (int j = 0; j < b.length(); ++j) b[j] = j * j; // Vul b met kwadraten cout << "b[12] = " << b[12] << endl;
// ...
280
ADT Array versus std::ArrayVoordelen ADT Array:
Bij aanmaken mag de grootte een variabele zijn.Bij gebruik [] wordt de index gecontroleerd.
Voordelen std::Array:Grootte is een template parameter en hoeft dus niet
opgeslagen te worden.Je kunt range-based for gebruiken om door de std::Array
te lopen.Je kunt een std::Array initializeren met { … }
Oplossing?
281
ADT Array uitbreidingen C++11#include <initializer_list>
template <typename T> class Array {public: // ... // Support for initializer list Array(initializer_list<T> list); // Support for range-based for T* begin(); const T* begin() const; T* end(); const T* end() const;private: int size; T* data;};
282
ADT Array uitbreidingen C++11template <typename T> Array<T>::Array(initializer_list<T> l):
size(list.size()), data(new T[size]) { auto listIter = list.begin(); for (int i = 0; i < size; ++i) { data[i] = *listIter++; }}template <typename T> T* Array<T>::begin() { return data;}template <typename T> const T* Array<T>::begin() const { return data;}template <typename T> T* Array<T>::end() { return data + size;}template <typename T> const T* Array<T>::end() const { return data + size;}
283
ADT Array uitbreidingen C++11 // ...
Array<int> v = {1, 2, 3, 4}; for (auto e: v) { cout << e << " "; } cout << endl;
// ...
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
Terugblik practicum
285
Inhoud Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.
responsibility driven design (ontwerpen uitgaande van verantwoordelijkheden).
information hiding (het afschermen van informatie door middel van het scheiden van interface en implementatie).
abstraction (het afschermen van complexiteit door middel van het scheiden van interface en implementatie).
inheritance (het mogelijk maken van een nieuwe vorm van hergebruik, ... is een ... in plaats van ... heeft een ...).
polymorphism (veelvormigheid mogelijk gemaakt door dynamic binding). Objectgeoriënteerd Ontwerpen met UML.
klasse- en objectdiagrammen. use-case-diagram. sequence- en collaborationdiagrammen. toestands- en activiteitendiagrammen.
HerbruikbaarheidPracticumopdracht 1
Hier heb je gezien dat de class std::string een eenvoudig te (her)gebruiken component is.
Een object van het type std::string:Slaat een character string op (private data members).Heeft interface (public memberfuncties) waarmee:
Informatie over de opgeslagen string kan worden opgevraagd (find). De opgeslagen string kan worden gewijzigd (erase).
Practicumopdracht 2aHier heb je zelf een ADT (Abstract DataType = herbruikbare
component) Tijdsduur gemaakt.Practicumopdracht 2b
Hier heb je door operator overloading toe te passen de herbruikbaarheid vergroot. 286
AanpasbaarheidPracticumopdracht 2c
Hier heb je de implementie van de classs Tijdsduur gewijzigd (slaat alleen nog minuten op) zonder de interface aan te passen.
Alle code die gebruik maakt van de component Tijdsduur merkt hier niets van en hoeft niet aangepast te worden!
Beide implementaties hebben hun sterkte: Implementatie van opdracht 2b kan sneller printen. Implementatie van opdracht 2c kan sneller rekenen en gebruikt minder geheugen.
Doordat beide implementaties dezelfde interface hebben kan een gebruiker van de component (een programmeur) altijd nog wisselen van implementatie.
287
HerbruikbaarheidPracticumopdracht 2d
Hier heb je de code van de component Tijdsduur opgenomen in twee aparte files Tijdsduur.h en Tijdsduur.cpp
De herbruikbaarheid is hierdoor vergroot (component kan gebruikt worden door Tijdsduur.h te includen en Tijdsduur.cpp mee te linken).
De aanpasbaarheid is hierdoor vergroot (wisselen van implementatie kan nu door wisselen van files).
Je kan de component nu verspreiden zonder de source code vrij te geven. Door alleen Tijdsduur.h en een gecompileerde versie van Tijdsduur.cpp te verspreiden.
288
UitbreidbaarheidPracticumopdracht 3b en 3c
Hier heb je gezien dat door het gebruik van overerving het in opdracht 3a gemaakte programma eenvoudig is uit te breiden met een nieuwe soorten werknemers: Stukwerker en Manager.
De polymorphic functie printMaandSalaris(const Werknemer& w) hoeft niet aangepast te worden.
Je hoeft alleen de “verschillen” te programmeren. Het “gemeenschappelijke” erf je over vanuit de basisklasse Werknemer.
Als het goed is heb je de basisklasse Werknemer abstract gemaakt om slicing te voorkomen.
289