С++. Программирование на языке высокого уровня. Наследование. Шаблоны классов. (Лекция 6)

Содержание

Слайд 2

Лекция 6. Наследование. Шаблоны классов Простое и множественное наследование классов. Виртуальные

Лекция 6. Наследование. Шаблоны классов

Простое и множественное наследование классов. Виртуальные

методы. Абстрактные классы. Создание и использование шаблонов классов.
Слайд 3

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Наследование Наследование является мощнейшим инструментом ООП и

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Наследование

Наследование является мощнейшим инструментом ООП и применяется для

следующих взаимосвязанных целей:
исключения из программы повторяющихся фрагментов кода;
упрощения модификации программы;
упрощения создания новых программ на основе существующих.
Кроме того, наследование является единственной возможностью использовать объекты, исходный код которых недоступен, но в которые требуется внести изменения.
Слайд 4

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Синтаксис наследования class имя : [private |

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Синтаксис наследования

class имя : [private | protected |

public] базовый_класс
{ тело класса };

class A { ... };
class B { ... };
class C { ... };
class D: A, protected B, public C { ... };

Ключи доступа

Слайд 5

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) В наследнике можно описывать новые поля и

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

В наследнике можно описывать новые поля и методы

и переопределять существующие методы. Переопределять методы можно несколькими способами.
Если какой-либо метод в потомке должен работать совершенно по-другому, чем в предке, метод описывается в потомке заново. При этом он может иметь другой набор аргументов.
Если требуется внести добавления в метод предка, то в соответствующем методе потомка наряду с описанием дополнительных действий выполняется вызов метода предка с помощью операции доступа к области видимости.
Если в программе планируется работать одновременно с различными типами объектов иерархии или планируется добавление в иерархию новых объектов, метод объявляется как виртуальный с помощью ключевого слова virtual. Все виртуальные методы иерархии с одним и тем же именем должны иметь одинаковый список аргументов.
Слайд 6

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Правила наследования

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Правила наследования

Слайд 7

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) private элементы базового класса в производном классе

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

private элементы базового класса в производном классе недоступны

вне зависимости от ключа. Обращение к ним может осуществляться только через методы базового класса.
Элементы protected при наследовании с ключом private становятся в производном классе private, в остальных случаях права доступа к ним не изменяются.
Доступ к элементам public при наследовании становится соответствующим ключу доступа.

Иными словами:

Слайд 8

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Если базовый класс наследуется с ключом private,

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Если базовый класс наследуется с ключом private, можно

выборочно сделать некоторые его элементы доступными в производном классе:

class Base{
...
public: void f();
};
class Derived : private Base{
...
public: Base::void f();
};

Слайд 9

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Простое наследование class daemon : public monstr{

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Простое наследование

class daemon : public monstr{
int brain;
public:
// -------------

Конструкторы:
daemon(int br = 10){brain = br;};
daemon(color sk) : monstr (sk) {brain = 10;}
daemon(char * nam) : monstr (nam) {brain = 10;}
daemon(daemon &M) : monstr (M) {brain = M.brain;}

Если конструктор базового класса требует указания параметров, он должен быть явным образом вызван в конструкторе производного класса в списке инициализации

Слайд 10

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Конструкторы не наследуются, поэтому производный класс должен

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Конструкторы не наследуются, поэтому производный класс должен иметь

собственные конструкторы. Порядок вызова конструкторов:
Если в конструкторе потомка явный вызов конструктора предка отсутствует, автоматически вызывается конст-руктор предка по умолчанию.
Для иерархии, состоящей из нескольких уровней, конструкторы предков вызываются начиная с самого верхнего уровня. После этого выполняются конструкторы тех элементов класса, которые являются объектами, в порядке их объявления в классе, а затем исполняется конструктор класса.
В случае нескольких предков их конструкторы вызываются в порядке объявления.

Порядок вызова конструкторов

Слайд 11

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) const daemon& operator = (daemon &M){ if

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

const daemon& operator = (daemon &M){
if (&M ==

this) return *this;
brain = M.brain;
monstr::operator = (M);
return *this;

Поля, унаследованные из класса monstr, недоступны функциям производного класса, поскольку они определены в базовом классе как private.

Производный класс может не только дополнять, но и корректировать поведение базового класса. Переопределять в производном классе рекомендуется только виртуальные методы

Операция присваивания

Слайд 12

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Наследование деструкторов Деструкторы не наследуются. Если деструктор

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Наследование деструкторов
Деструкторы не наследуются. Если деструктор в производном

классе не описан, он формируется автоматически и вызывает деструкторы всех базовых классов.
В деструкторе производного класса не требуется явно вызывать деструкторы базовых классов, это будет сделано автоматически.
Для иерархии, состоящей из нескольких уровней, деструкторы вызываются в порядке, строго обратном вызову конструкторов: сначала вызывается деструктор класса, затем — деструкторы элементов класса, а потом деструктор базового класса.
Слайд 13

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Раннее связывание Описывается указатель на базовый класс:

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Раннее связывание

Описывается указатель на базовый класс:
monstr *p;
Указатель ссылается

на объект производного класса:
p = new daemon;
Вызов методов объекта происходит в соответствии с типом указателя, а не фактическим типом объекта:
p->draw(1, 1, 1, 1); // Метод monstr
Можно использовать явное преобразование типа указателя:
(daemon * p)->draw(1, 1, 1, 1);
Слайд 14

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Виртуальные методы virtual void draw(int x, int

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Виртуальные методы

virtual void draw(int x, int y, int

scale, int position);

vtbl

vptr

monstr *r, *p;
// Создается объект класса monstr
r = new monstr;
// Создается объект класса daemon
p = new daemon;
// Вызывается метод monstr::draw
r->draw(1, 1, 1, 1);
// Вызывается метод daemon::draw
p->draw(1, 1, 1, 1);
// Обход механизма виртуальных методов
p-> monstr::draw(1, 1, 1, 1);

Слайд 15

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Описание и использование виртуальных методов Если в

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Описание и использование виртуальных методов
Если в предке метод

определен как виртуальный, метод, определенный в потомке с тем же именем и набором параметров, автоматически становится виртуальным, а с отличающимся набором параметров — обычным.
Виртуальные методы наследуются, то есть переопределять их в потомке требуется только при необходимости задать отличающиеся действия. Права доступа при переопределении изменить нельзя.
Если виртуальный метод переопределен в потомке, объекты этого класса могут получить доступ к методу предка с помощью операции доступа к области видимости.
Виртуальный метод не может объявляться с модификатором static, но может быть объявлен как дружественный.
Если в классе вводится объявление виртуального метода, он должен быть определен хотя бы как чисто виртуальный.
Слайд 16

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) - содержит признак = 0 вместо тела:

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

- содержит признак = 0 вместо тела:
virtual void

f(int) = 0;
- должен переопределяться в производном классе.
Класс, содержащий хотя бы один чисто виртуальный метод, называется абстрактным.

абстрактный класс нельзя использовать при явном приведении типов, для описания типа параметра и типа возвращаемого функцией значения;
допускается объявлять указатели и ссылки на абстрактный класс, если при инициализации не требуется создавать временный объект;
если класс, производный от абстрактного, не определяет все чисто виртуальные функции, он также является абстрактным.

Чисто виртуальные методы

Слайд 17

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Множественное наследование class monstr{ public: int get_health();

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Множественное наследование

class monstr{
public: int get_health(); ...
};
class hero{
public: int

get_health();...
};
class ostrich: public monstr, public hero { ... };
int main(){
ostrich A;
cout << A.monstr::get_health();
cout << A.hero::get_health();
}
Слайд 18

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) class monstr{ ... }; class daemon: virtual

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

class monstr{
...
};
class daemon: virtual public monstr{
...
};
class lady: virtual

public monstr{
...
};
class baby: public daemon, public lady{
...
};

monstr

daemon

lady

baby

Слайд 19

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Множественное наследование применяется для того, чтобы обеспечить

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Множественное наследование применяется для того, чтобы обеспечить производный

класс свойствами двух или более базовых.
Чаще всего один из этих классов является основным, а другие обеспечивают некоторые дополнительные свойства, поэтому они называются классами подмешивания.
По возможности классы подмешивания должны быть виртуальными и создаваться с помощью конструкторов без параметров, что позволяет избежать многих проблем, возникающих, когда у базовых классов есть общий предок.

Рекомендации

Слайд 20

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Виды отношений между классами ассоциация (два класса

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Виды отношений между классами

ассоциация (два класса концептуально

взаимодействуют друг с другом);
наследование (отношение обобщения, «is a»);
агрегация (отношение целое/часть, «has a»);
строгая (композиция)
нестрогая (по ссылке)
зависимость (отношение использования)
Слайд 21

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Шаблоны классов Параметризованный класс создает семейство родственных

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Шаблоны классов

Параметризованный класс создает семейство родственных классов, которые

можно применять к любому типу данных, передаваемому в качестве параметра. Наиболее широкое применение шаблоны находят при создании контейнерных классов.

Создание шаблонов классов

template <описание_параметров_шаблона> определение_класса;

Параметры шаблона перечисляются через запятую. В качестве параметров могут использоваться типы, шаблоны и переменные.

Слайд 22

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Типы могут быть как стандартными, так и

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Типы могут быть как стандартными, так и определенными

пользователем. Для их описания используется ключевое слово class. Внутри шаблона параметр типа может применяться в любом месте, где допустимо использовать спецификацию типа, например:
template class List{
class Node{
public:
Data d;
Node *next;
Node *prev;
Node(Data dat = 0){
d = dat; next = 0; prev = 0;
}
};

Параметры шаблона - типы

Слайд 23

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Для любых параметров шаблона могут быть заданы

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Для любых параметров шаблона могут быть заданы значения

по умолчанию, например:
template class mar { /*...*/ };
template class C = mar>
class Map{
C key;
C value;
...
};

Параметр можно использовать при описании следующих за ним, например:
template class X { /* ... */ };

Значения параметров по умолчанию

Слайд 24

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Cинтаксис описания методов шаблона на примере: template

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Cинтаксис описания методов шаблона на примере:
template

void List::print()
{ /* тело функции */ }
Здесь — описание параметра шаблона, void — тип возвращаемого функцией значения, List — имя класса, — параметр шаблона, print — имя функции без параметров.

Методы шаблона класса автоматически становятся шаблонами функций. Если метод описывается вне шаблона, его заголовок должен иметь следующие элементы:
template <описание_параметров_шаблона>
возвр_тип имя_класса <параметры_шаблона>::
имя_функции (список_параметров функции)

Методы шаблона класса

Слайд 25

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Правила описания шаблонов Локальные классы не могут

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Правила описания шаблонов
Локальные классы не могут содержать шаблоны

в качестве своих элементов.
Шаблоны методов не могут быть виртуальными.
Шаблоны классов могут содержать статические элементы, дружественные функции и классы.
Шаблоны могут быть производными как от шаблонов, так и от обычных классов, а также являться базовыми и для шаблонов, и для обычных классов.
Внутри шаблона нельзя определять friend-шаблоны.
Слайд 26

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Переменные могут быть целого или перечисляемого типа,

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Переменные могут быть целого или перечисляемого типа, а

также указателями или ссылками на объект или функцию. В теле шаблона они могут применяться в любом месте, где допустимо использовать константное выражение:
template class Block{
public:
Block(){p = new Type [kol];}
~Block(){delete [] p;}
operator Type *();
protected: Type * p;
};
template
Block :: operator Type *(){ return p;}

Параметры шаблона - переменные

Слайд 27

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Пример параметра–указателя void f1() { cout void

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Пример параметра–указателя

void f1() { cout << "I am

f1()." << endl; }
void f2() { cout << "I am f2()." << endl; }
template struct A
{ void Show() { pf();}
};
int main() {
A<&f1> aa;
aa.Show(); // вывод: I am f1().
A<&f2> ab;
ab.Show(); // вывод: I am f2().
return 0;
}
Слайд 28

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Использование шаблонов классов При описании объекта после

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Использование шаблонов классов

При описании объекта после имени шаблона

в угловых скобках перечисляются его аргументы:
имя_шаблона <аргументы>
имя_объекта [(параметры_конструктора)];
Аргументы должны соответствовать параметрам шаблона. Имя шаблона вместе с аргументами можно воспринимать как уточненное имя класса. Примеры создания объектов по шаблонам, описанным в предыдущем разделе:
List List_int;
List List_double;
List List_monstr;
Block buf;
Block stado;
Слайд 29

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) При использовании параметров шаблона по умолчанию список

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

При использовании параметров шаблона по умолчанию список аргументов

может оказаться пустым, при этом угловые скобки опускать нельзя:
template class String;
String<>* p;

На месте формальных параметров, являющихся переменными целого типа, должны стоять константные выражения.
После создания объектов с помощью шаблона с ними можно работать так же, как с объектами обычных классов, например:
for (int i = 1; i<10; i++)List_double.add(i * 0.08);
List_double.print();
//----------------------------------
for (int i = 1; i<10; i++)List_monstr.add(i);
List_monstr.print();

Использование шаблонов классов

Слайд 30

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Для упрощения использования шаблонов классов можно применить

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Для упрощения использования шаблонов классов можно применить переименование

типов с помощью typedef:
typedef List Ldbl;
Ldbl List_double;
Слайд 31

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Организация исходного кода Принято размещать все определение

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Организация исходного кода

Принято размещать все определение шаблонного класса

в заголовочном файле и подключать его к нужным файлам с помощью директивы #include. Для предотвращения повторного включения этого файла используйте «стражи включения»

// Point.h
#ifndef POINT_H
#define POINT_H
template class Point {
public:
Point(T _x = 0, T _y = 0) : x(_x), y(_y) {}
void Show() const;
private:
T x, y;
};
template void Point::Show() const {
cout << " (" << x << ", " << y << ")" << endl;
}
#endif /* POINT_H */

Слайд 32

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) // Main.cpp #include #include "Point.h" using namespace

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

// Main.cpp
#include
#include "Point.h"
using namespace std;
int main() {
Point

p1; // 1
Point p2(7.32, -2.6); // 2
p1.Show(); p2.Show();
Point p3(13, 15); // 3
Point p4(17, 21); // 4
p3.Show(); p4.Show();
return 0;
}
Слайд 33

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Специализация шаблонов классов Для специализации метода требуется

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Специализация шаблонов классов

Для специализации метода требуется определить вариант

его кода, указав в заголовке конкретный тип данных. Например, если заголовок обобщенного метода print шаблона List имеет вид
template void List ::print();
специализированный метод для вывода списка символов будет выглядеть следующим образом:
void List ::print(){
// Тело специализированного варианта метода print
}

методов
классов
спец-я всего класса
частичная специализация

Слайд 34

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Специализация всего класса // общий шаблон template

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Специализация всего класса

// общий шаблон
template class

Sample {
bool Less(T) const; /*...*/ };
// специализация для char*
template <> class Sample {
bool Less(char*) const; /*...*/ };

При специализации целого класса после описания обобщенного варианта класса помещается полное описание специализированного класса, при этом требуется заново определить все его методы.

template class Pair { /*...*/ };
// специализация, где для T2 установлен тип int
template class Pair { /*...*/ };

Если шаблонный класс имеет несколько параметров, то возможна частичная специализация:

Слайд 35

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) Использование классов функциональных объектов для настройки шаблонных

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

Использование классов функциональных объектов для настройки шаблонных классов

template

struct LessThan {
bool operator() (const T& x, const T& y) {
return x < y;
}
};
template struct GreaterThan {
bool operator() (const T& x, const T& y) {
return x > y;
}
};

template
class PairSelect {
public:
PairSelect(const T& x, const T& y) : a(x), b(y) {}
void OutSelect() const {
cout << (Compare()(a, b) ? a : b) << endl;
}
private:
T a, b;
};

Слайд 36

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО) int main() { PairSelect > ps1(13, 9);

©Павловская Т.А. (СПбГУ ИТМО)

int main() {
PairSelect > ps1(13, 9);
ps1.OutSelect(); //

вывод: 9
PairSelect > ps2(13.8, 9.2);
ps2.OutSelect(); // вывод: 13.8
return 0;
}
- Предыдущая
Типы перекрытий. Монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами
Следующая -
Химические свойства металлов

Похожие презентации

Обезболивание в акушерстве http://prezentacija.biz/
Вентилируемые фасады
Стратегическое управление в современных условиях
Розмноження рослин, 3 клас - презентация для начальной школы
Гавриш Марина Юріївна
Подшипники качения
обучение граммоте - презентация для начальной школы
Греческая архитектура: гармония легкость торжественность
Ремонт коробки передач ВАЗ 2101
Классы вычетов - презентация по Алгебре
Өркениет тарихындағы саяси білім дамуының негізгі кезеңдері. Жаңа замандағы саяси ой
Урок русского языка Обобщение знаний о падежах.
Архитектурная композиция фасада жилого дома
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛОВ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
Лихорадки неясного генеза
Социальная адаптация личности каждого ребенка через профильное и предпрофильное обучение
Презентация Методология и методы научного исследования
Альтернативные издержки Выполнила студентка группы М112б Очаева Заяна
Створення мультімедіа засобами Adobe Flach Professional 8
Токарный станок по дереву. (Технический труд. 6 класс)
Состав и содержание работ по детальному обследованию элементов летного поля
Презентация "Основные подходы к построению математических моделей систем" - скачать презентации по Экономике
Написання слів іншомовного походження
МЕТОДЫ ПРОЕЦИРОВАНИЯ 1.2.ЭПЮР МОНЖА. ПРОЕЦИРОВАНИЕ ТОЧКИ
Ми-маленькі українці. Тренажер з читання - презентация для начальной школы_
Эксплуатация подсистем безопасности АС. Криптографическое преобразование информации в АС. (Тема 7)
Рабочая профессия слесарь-электрик по ремонту электрооборудования
Управляющие структуры
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть