minor elektrotechniek voor ti - bd.eduweb.hhs.nlbd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/ogoprgv1.42.pdf · 0...
TRANSCRIPT
0
Inhoud Les 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
2
Werkvormen OGOPRG OGOPRG-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.
3
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.
4
Plaats in curriculum Bouwt verder op GESPRG en MICPRG.
Voorbereiding voor RTSYST (Real-Time Systemen) in ECK
Voorbereiding voor minor Embedded Systems
5
Leermiddelen Blackboard OGOPRG (en ook
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 2013 for Windows
Desktop.
Visual Paradigm for UML 12.0.
6
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.
7
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...
8
... maar ook een kort verhaal
9
... maar ook een kort verhaal
10
Inleiding C++ Bjarne Stroustrup:
“C++ is designed to:
be a better C.
support data abstraction.
support object-oriented programming.
support generic programming.”
Huiswerk: Dictaat Hs. 1
en practicumopdracht 1.
11
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
13
Vraag
Welke software hoeft nooit uitgebreid of veranderd te worden?
Software die niemand gebruikt.
14
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++, Java, C#).
15
Objectgeoriënteerd Denken De 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.
16
Voorbeeld Ik wil mijn oma een bosje bloemen sturen.
• object • message + arguments • receiver's responsibility • method (information hiding)
Sturen van een bosje bloemen…
17
1: Bezorg
bloemen 2: Bezorg
bloemen
4: Betaal
5: Stort
6: Betaal
3: Bezorg
bloemen
7: Betaal
18
UML sequentiediagram
19
Vraag Wat 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).
20
Class en object Sonja (bloemiste):
• class • instance (object) • hierarchy • inheritance (base and derived)
21
Verband tussen classes Aggregation = heeft een (of meer)
Inheritance = is een (speciaal soort)
UML klassendiagram.
22
Method binding Zoek 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.
24
Doel van object oriëntatie Construeren van herbruikbare software componenten.
Gebruiken van deze componenten bij het construeren van grote aanpasbare en uitbreidbare systemen.
Huiswerk: Bestudeer hoofdstuk 2 t/m
2.1 van het dictaat.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 3
26
Herbruikbare component: Breuk Waarom 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 C Gebruik 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 of Functie declaraties
Struct type declaratie
Functie definitie
28
Gebruik
Nadelen Breuk in C
b1.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 uitbreiden: 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 Breuk Onderhoudbaarheid.
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 verandert. 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 objecten In de vorige lessen hebben we de volgende objecten
leren kennen: Sonja en Klazien (Groningse bloemiste) (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 constructors Breuk::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
Constructor Compiler 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 conversie
Compiler 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 Breuk class 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.
assignment operator (operator=). Deze assignment operator roept de assignment operator aan van alle data members.
copy constructor. Deze constructor roept de copy constructor 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 memberfuncties
Je 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
Stel hergebruik Breuk component is succes!
Helpfiles
FAQ
Kan het beter?
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?
Dit is een constructie die je allicht niet wilt gebruiken, maar die wel mogelijk is!
Wat betekent dat voor onze Breuk klasse?
binary ’+=’ : no operator found which takes a right-hand operand of type ’void’
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! a += b += c;
werkt nu. Maarrr…
Werkt dit ook: (a += b) += c; ?
Oplossing?
reference
52
Reference In 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 reference Je kunt een reference gebruiken als:
Globale variabele.
Lokale variabele.
Parameter.
Return type.
54
Call by value void 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 C void swap(int* p, int* q) { int t = *p; *p = *q; *q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(&i, &j); // ...
p wijst naar i q 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 i q is andere naam voor j
Onder de “motorkap” wordt een reference
geïmplementeerd met een pointer.
57
Reference return Je 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& ?
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+ overloading Je 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+ overloading Alternatief:
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 is 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== overloading Je 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
Friend Vriendschap 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<< overloading We 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<< overloading We 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 overerving Er zijn verschillende classes afgeleid van ostream.
ostringstream Om te schrijven naar een string variabele.
ofstream Om te schrijven naar een file.
De overloaded operator<< kan ook met objecten van deze afgeleide classes worden gebruikt.
ostream
ostringstream ofstream
82
Gemak van overerving class 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>> overloading We 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>> overloading We 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 (left >> teller) if (left.peek() == '/') { left.get(); int noemer; if (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.h class 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
Project Microsoft 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 functie Gebruik 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 worden
void 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 Dozijn In 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 Dozijn void 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 class Gebruik 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 Dozijn template<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 Dozijn int 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, 121 d2 = Drenthe, Flevoland, Friesland, Gelderland, Groningen, Limburg, Noord-Brabant, Noord-Holland, Overijssel, Utrecht, Zeeland, Zuid-Holland
100
Generieke class Gebruik 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 Rij template<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 Rij int 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, 81 alfabet = 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, Z de derde letter van alfabet is C de 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 classes Aggregatie (Aggregation)
... heeft een (of meer) ...
Overerving (Inheritance)
... is een (speciaal soort) ...
114
Aggregatie Aggregatie (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
Overerving Overerving (Inheritance)
... is een (speciaal soort) ...
Een Bloemiste is een (speciaal soort) Winkelier.
class Winkelier { // ... }; class Bloemiste: public Winkelier { // ... };
116
ADT aanpak enum 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 aanpak Een 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 aanpak class 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
Polymorfisme void 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
Uitbreidbaarheid Door 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 Huiswerk Voeg 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 pointer class 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 problem polymorfisme 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* ?
Niet Polymorf !
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 problem polymorfisme 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 Problem Maak 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.
4.12: Slicing problem.
Nodig bij practicumopdracht 3a
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 11
134
Overloading van memberfuncties class 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 Bas class Base { public: // geen f(...) }; // Code van Dewi class 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 Bas class 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++11 Sinds 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 methods Error: '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.
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.
Zie blackboard
Of 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 H2
H4 t/m 4.3
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 13
149
Software Engineering Fases Wat 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 Engineering Waterval 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
Design Implement
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.
Ontwerp
Maak een model van de oplossing.
Implementatie
Maak een model van het programma.
Bij OOA+OOD+OOP werken we steeds aan hetzelfde model
(seamless development)
156
Unified Modeling Language UML 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 UML Tekenen van UML diagrammen.
Omzetten UML naar C++ (of Java, C#, Python enz).
Omzetten C++ (of Java, C#, Python) naar UML.
Beschikbaar in lokaal D1.049 (en ook thuis).
Visual Paradigm for UML SE
158
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 14
160
Klassendiagram
Attributes = data members
Operations = member functions = messages
Tijdens het ontwikkelen van het model voeg je steeds meer details toe. Deze details kun je ook weer verbergen, zie: Rechtermuisknop -> Presentation Options -> Operation/Attribute Display Options.
161
Objectdiagram
Object is een instantie van een Class
Attributes = 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: Rechtermuisknop -> Presentation Options -> Operation/Attribute Display Options.
Code generatie Van je model kan C++ code worden gegenereerd:
Andersom is ook mogelijk: Van C++ code een model genereren.
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.cpp Code moet nog worden
ingevuld!
165
Implementation = Code generatie
166
Associatie
Labels: Altijd invullen!
Multipliciteit: Officiëel altijd in te vullen, maar in praktijk wordt deze weggelaten (aangenomen multipliciteit: 1)
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 Wielen
1 Frame
169
Associatie Overerving
Aggregatie
Compositie Een compositie is een
speciaal soort aggregatie.
Aggregatie
“heeft een” relatie.
vaag gedefinieerd
Compositie
“bevat een” relatie.
deel behoort maar bij 1 geheel
levensduur deel <= levensduur geheel
Beginnende UML modelleerders gebruiken vaak ten onrechte compositie!
170
Compositie (... bevat een ...) Welke aggregaties zijn
composities?
Mens --- Nier
Mens --- Hersenen
PC --- Hard Disk
PC --- CPU
CPU --- Transistor
Radio --- 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 H2
H4 t/m 4.3, 4.4.2 en 4.4.8.
Bedenk hoe je een aggregatie (geen compositie) kunt implementeren. Zie dictaat:
paragraaf 4.13.
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* -ers
array<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
Opdracht Schrijf 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
Uitwerking Schrijf 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 diagrammen Statische 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-diagram Wordt gebruikt voor vastleggen van de functionele
eisen.
Actor
Systeemgrens
Use-case
201
Use-case beschrijving Naam 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 diagrammen Statische 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
Sequentiediagram Boek (p.119):
wekker stuurt boodschap zoem
naar :Gebruiker
Actor Object
Tijd
Boodschap
Actor kan boodschap sturen naar object. Object kan boodschap sturen naar actor,
andere objecten en naar zichzelf.
Sequentiediagram Verbeterde versie:
205
Sequentiediagram Of eigenlijk nog beter:
206
Communicatiediagram Bevat dezelfde informatie als een sequentiediagram.
207
Conditionele boodschappen
208
209
Conditionele boodschappen
Iteratie van boodschappen
210
211
Iteratie van boodschappen void 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
212
213
Constructor
214
Voorbeeld (vervolg...)
215
Opgave Maak 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
216
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.
217
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 17
219
UML diagrammen Statische 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.
220
Toestandsdiagram Aanmaken van een toestandsdiagram van een klasse in
Visual Paradigm:
221
Toestandsdiagram Toestand van een WhiskeyVat
Worden we hier veel wijzer van?
222
Toestandsdiagram
223
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(); } };
224
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 */
225
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); } } }
226
Toestandsdiagram Current state: WhiskyVatFSM::Leeg Please select transition: 1. maakVol 0. quit 1 Current state: WhiskyVatFSM::Vol Please select transition: 1. maakLeeg 0. quit 1 Current state: WhiskyVatFSM::Leeg Please select transition: 1. maakVol 0. quit 0
229
UML diagrammen Statische 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
230
Swimlane Start
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.
231
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 18
233
Globaal en lokaal geheugen int global; void f(int parameter) { int local1; // ... } void main() { int local2; // ... f(local2); }
De compiler bepaalt wanneer variabelen
worden aangemaakt en opgeruimd.
234
Dynamisch geheugen Je 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)
235
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 array Het 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.
236
Dynamisch geheugen Krachtig:
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
237
Dynamische std::vector Het 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();
238
Constructor Wordt 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); // ... }
239
Destructor Wordt 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; }
240
Constructor en destructor Compiler 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
241
Constructor en destructor Compiler 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
242
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!
243
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!
244
Virtual destructor Als 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
245
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
247
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; }
248
Implementatie
Aangemaakt met new
vat
:SintBernard
:WhiskeyVat
249
?
Copy constructor SintBernard 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 ?
250
Copy constructor Gewenst resultaat:
a vat
b vat
251
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)); }
252
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
253
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; }
254
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;
255
Wanneer zelf definiëren? Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:
die class een pointer bevat en
als 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.
256
Huiswerk! Bestudeer dictaat:
Paragraaf 5.5 t/m 5.10.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 20
258
Memberfuncties en data members
Elk 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; }
259
Memberfuncties en data members
We 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; }
260
static Een 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; };
261
static Een 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; }
262
static memberfuncties Twee 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.
263
static Een 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; };
264
static static in Visual Paradigm:
265
Huiswerk! Bestudeer dictaat:
Paragraaf 6.1.
Bestudeer extra voorbeelden over inheritance en polymorphisme:
http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/extra.htm
Bestudeer boek:
4.5 en 4.6 (exclusief 4.6.8 en 4.6.9)
266
Overzicht stof OGOPRG Dictaat:
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 t/m 4.4.7, 4.4.10 t/m 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 slides en BB.
267
Afronden practicum
Deze week klaar! Anders onvoldoende.
Herkansing:
Mail naar [email protected] als je deel wilt nemen aan de herkansing. Er zal vervolgens een rooster worden gemaakt voor op maandag 29 juni (duaal) en voltijd 30 juni.
Objectgeoriënteerd Programmeren in C++
OGOPRG Les 21
269
ADT Array De 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
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
270
ADT Array class 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; };
271
ADT Array Array::Array(int s): size(s), data(new int[s]) { } Array::~Array() { delete[] data; }
Aangemaakt met new
4 size
data ? ? ? ?
0 1 2 3
272
?
?
0 1 4 9 ? ? ? ?
?
?
Copy constructor Array 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]) { } 4 size
data
0 1 2 3
4 size
data
a
b
Default copy constructor: kopieert alle data members
Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor
definiëren.
273
Copy constructor Gewenst resultaat:
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
b
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
a
274
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]; }
275
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;
4 size
data 0 1 8 27
0 1 2 3
b
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
a 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.
276
operator= Gewenst resultaat:
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
b size
data
4 size
data 0 1 4 9
0 1 2 3
a
Array& Array::operator=(Array r) { std::swap(data, r.data); std::swap(size, r.size); return *this; }
277
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; }
278
Wanneer zelf definiëren? Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:
die class een pointer bevat en
als 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.
279
ADT Array versus C array Voordelen 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?
280
Template class Array template<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]) { }
281
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; // ...
282
ADT Array versus std::Array Voordelen 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?
283
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; };
284
ADT Array uitbreidingen C++11 template <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; }
285
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
287
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.
Herbruikbaarheid Practicumopdracht 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 2a
Hier 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.
288
Aanpasbaarheid Practicumopdracht 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.
289
Herbruikbaarheid Practicumopdracht 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.
290
Uitbreidbaarheid Practicumopdracht 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.
291