TDP004 Objektorienterad programmering

(1)

TDP004 ‐

Objektorienterad programmering

Pekare, inre klasser och speciella medlemsfunktioner

János Dani & Pontus Haglund

Institutionen för datavetenskap

(2)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(3)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(4)

Mål med föreläsningen

Efter föreläsningen skall studenten kunna:

‚ Förstå och arbeta med pekare.

‚ Visualisera datorns minne.

‚ Skapa och hantera inre klasser.

‚ Skapa och hantera speciella medlemsfunktioner.

‚ Slumpgenerering i C++.

‚ Lösa problem rekursivt i C++

(5)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(6)

Pekare

(7)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

(8)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

x 'A'

y 'B'

(9)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{};

x 'A'

y 'B'

(10)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{};

x 'A'

y 'B'

ptr

(11)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{&x};

x 'A'

y 'B'

ptr

(12)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{&x};

x 'A'

y 'B'

ptr

(13)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{&x};

ptr = &y;

x 'A'

y 'B'

ptr

(14)

Pekare

Vad är en pekare?

char x{'A'};

char y{'B'};

char* ptr{&x};

ptr = &y;

x 'A'

y 'B'

ptr

(15)

Pekare

C++ pekare

int main() {

string text{"Hi"};

string* pointer{&text};

cout << "Address: "

<< pointer << "\n";

cout << "Data: "

<< *pointer << endl;

}

(16)

Pointers

Hur använder jag en pekare?

string text{"Hi"};

cout << "Address: "

<< pointer << "\n";

cout << "Data: "

text "Hi"

pointer

(17)

Pointers

string text{"Hi"};

cout << "Address: "

<< pointer << "\n";

cout << "Data: "

text "Hi"

pointer

(18)

Pointers

string text{"Hi"};

cout << "Address: "

<< pointer << "\n";

cout << "Data: "

text "Hi"

pointer

(19)

Pekare

Manuellt minne (heapen)

char* pointer{};

(20)

Pekare

char* pointer{};

pointer

(21)

Pekare

char* pointer{new char{'A'}};

pointer 'A'

(22)

Pekare

pointer 'A'

(23)

Pekare

pointer 'A'

(24)

Pekare

Manuellt minne

{

}

cout << "slut";

(25)

Pekare

Manuellt minne

{

}

cout << "slut";

(26)

Pekare

Manuellt minne

{

}

cout << "slut";

pointer 'A'

(27)

Pekare

Manuellt minne

{

}

cout << "slut";

'A'

(28)

Pekare

Manuellt minne

{

}

cout << "slut";

'A'

(29)

Pekare

Manuellt minne ‐ delete

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

(30)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

(31)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

pointer 'A'

(32)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

pointer

(33)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

pointer

(34)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

(35)

Pekare

{

delete pointer;

pointer = nullptr;

}

cout << "slut";

(36)

Pekare

Pekare och medlemsfunktioner

int main() {

string* pointer{ new string{"A string"} };

cout << (*pointer).substr(0,3) << "\n";

cout << pointer -> substr(0,3) << endl;

delete new_pointer;

}

(37)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(38)

Inre klasser

(39)

Inre klasser

C++ inre klass

class Snake {

private:

struct Segment;

public:

Snake(int x,inty);

voidprint()const;

voidadd(int x,int y);

private:

Segment* head;

struct Segment {

int x;

int y;

Segment* next;

};

(40)

Inre klasser

C++ inre klass

‚ Inre klasser kan vara smidigt om man behöver en klass som stöd för att lösa det övergripande problemet men inte vill att användaren ska skapa objekt av denna typ

‚ I

Snake

exempelvis vill vi bara att användaren skapar objekt av typen

Snake

men vi behöver objekt av typen

Segment

för att lösa vår länkade struktur.

‚ Inre klasser kan ofta vara aggregat vilket är fallet i

Segment

‐ Detta innebär att objekt av denna typ bara har

publika datamedlemmar. De kan också ha Destruktor

och Konstruktorer om detta behövs.

(41)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(42)

Speciella medlemsfunktioner

Lista

int main() {

List my_list{};

my_list.insert(1);

my_list.insert(2);

}

(43)

Speciella medlemsfunktioner

Rule of three, five, zero

I vanliga fall kan c++ hantera kopiering, flytt och borttagning av objekt av klasstyp. Även när de är användardefinerade.

MEN i fall där objekt av våra egna klasstyper har pekare som datamedlemmar, framförallt pekare till manuellt allokerat minne så kommer vi behöva definera hur detta ska fungera i vår klass. Regeln är att vi antingen definerar alla eller ingen av dessa speciella medlemsfunktioner. Regeln kan du läsa här:

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/rule_of_three

(44)

Speciella medlemsfunktioner

Kopiering

int main() {

List my_list{};

my_list.insert(1);

my_list.insert(2);

List copy{my_list};

List new_list{};

new_list.insert(3);

new_list = copy;

}

(45)

Kopiering ‐ header

Följande konstruktor och operator behöver deklareras och defineras:

class List {

public:

//...

List(List const& other);

List& operator=(List const& other);

private:

//...

}

(46)

Kopiering ‐ vad ska hända

‚ För en länkad lista ska datan som sparas i varje länkat element kopieras

‚ Listan som kopieras från skall lämnas intakt

‚ Efter körning bör alla värden som finns i den andra listan finnas i denna lista

‚ MEN listorna måste ha sina egna element

(47)

Speciella medlemsfunktioner

Flytt

int main() {

List my_list{};

my_list.insert(1);

my_list.insert(2);

List copy{ move(my_list) };

List new_list{};

new_list.insert(3);

new_list = move(copy);

}

(48)

Flytt ‐ header

Följande konstruktor och operator behöver deklareras och defineras:

class List {

public:

//...

List(List && other);

List& operator=(List && other);

private:

//...

}

(49)

Flytt ‐ vad ska hända

‚ För en länkad lista ska varje länkat element flyttas till den nya listan

‚ Listan som flytten sker från kan lämnas tom efter flytten

(50)

Destruktor

Eftersom vi har datamedlemmar som är pekare behöver vi också deklarera och definera destruktorn:

class List {

public:

//...

~List();

private:

//...

}

(51)

‚ Destruktorn har som ansvar att lämna tillbaka allt minne som objekt av klasstypen äger

‚ För en länkad lista innebär detta vanligtvis alla länkade element som listan består av

‚ Detta kan göras iterativt eller rekursivt.

‚ Oavsett lösning måste vi se till att

delete

körs på varje

länkat element i listan

(52)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(53)

Slumpgenerering

Random

int main()

// Exempel anpassat från en.cppreference.com {

random_device rd;

mt19937 gen(rd());

uniform_int_distribution<int> dis(1, 6);

for (int n=0; n<10; ++n) {

// Distributionen använder generatorn // för att välja ett tal i sitt intervall cout << dis(gen) << ' ';

}

cout << endl;

}

(54)

2 Pekare 3 Inre klasser

4 Speciella medlemsfunktioner 5 Slumpgenerering

6 Rekursion

(55)

Rekursion

Kopiera ett träd

int main() {

Tree my_tree{1,2,3,4,5,6};

Tree copy{my_tree};

}

(56)