- •Тема 1.Понятие технологии программирования (2 часа). 3
- •Тема 2. Основные концепции ооп (2 часа). 7
- •Тема 3. Конструкторы и деструкторы (2 часа). 12
- •Тема 5. Дружественные функции (friend functions) (2 часа) 32
- •Тема 6. Обработка исключительных ситуаций (2 часа) 44
- •Тема 8. Производные классы (2 часа) 76
- •Тема 9. Виртуальные функции (2 часа) 83
- •Тема 10. Множественное наследование. Производные классы векторов (2 часа) 90
- •Тема 12. Шаблоны функций и классов. 128
- •Тема 14. Применение оо-подхода в базах данных 148
- •Тема 1.Понятие технологии программирования (2 часа).
- •1.1. Предмет изучения курса ооп
- •1.2. Исторический экскурс
- •1.3. Основные технологии программирования
- •1.4. Заключение
- •Тема 2. Основные концепции ооп (2 часа).
- •2.1. Объекты и классы
- •2.1.1.Понятие класса объектов
- •2.1.2. Основные характеристики состояния класса
- •2.1.3. Понятие инкапсуляции свойств объекта
- •2.1.4. Структура глобальной памяти класса и глобальные методы класса
- •2.1.5. Интерфейс класса
- •2.1.6. Функции-члены класса
- •2.2. Понятие наследования (Inheritance)
- •2.3. Понятиеполиморфизма
- •Тема 3. Конструкторы и деструкторы (2 часа).
- •3.1. Для чего нужны конструкторы
- •3.2. Использование конструкторов «по умолчанию»
- •3.3. Использование деструкторов
- •3.4. Демонстрация последовательности работы конструкторов и деструкторов
- •3.5. Конструктор копирования
- •3.6. Определение операции присваивания
- •3.6.1. Пример использования конструктора копирования.
- •3.7.1. Краткий обзор библиотеки stl
- •3.7.2. Вектора
- •3.8. Inline-подстановка
- •4.1. Перегрузка операторов
- •4.1.1. Пример на перегрузку операторов
- •4.1.2. Общие принципы перегрузки операторов
- •4.1.3. Бинарные и Унарные Операции
- •4.2. Пример с перегрузкой операторов
- •Тема 5. Дружественные функции (friend functions) (2 часа)
- •5.1. Примеры использования дружественных функций
- •5.2. Особенности перегрузки префиксной и постфиксной форм унарных операций
- •5.3. Статические члены данных
- •5.4. Перегрузка операторов new, new[], delete, delete[]
- •Void* operator new(size_t размер){ код оператора
- •Void operator delete(void* p){ код оператора }
- •Void* operator new[](size_t размер){ код оператора return указатель_на_память; }
- •Void operator delete[](void* p){ код оператора }
- •Тема 6.Обработка исключительных ситуаций(2 часа)
- •6.1. Применение try, catch, throw
- •6.2. Синтаксис и семантика генерации и обработки исключений
- •6.3. Обработка исключений
- •6.4. Обработка исключений при динамическом выделении памяти
- •6.5. Функции, глобальные переменные и классы поддержки механизма исключений
- •6.6. Конструкторы и деструкторы в исключениях
- •7.1 Строковые типы
- •7.1.1. Преобразования, определяемые классом
- •7.1.2. Встроенный строковый тип
- •7.1.3 Класс string
- •7.2. Пример строкового класса с перегруженными операторами и дружественными функциями
- •Тема8.Производные классы (2 часа)
- •8.1. Определение производного класса
- •8.2. Правила использования атрбутов доступа
- •8.3. Конструкторы и деструкторы производных классов
- •Тема 9. Виртуальные функции (2часа)
- •9.1. Определение виртуальных методов
- •9.2. Абстрактные классы
- •9.3. Таблицы виртуальных методов (функций)
- •9.4. Выводы
- •Тема 10. Множественное наследование. Производные классы векторов (2 часа)
- •10.1. Множественное наследование
- •10.2. Отношения между классами
- •10.2.3. Ассоциация
- •10.2.4. Агрегирование
- •10.2.5. Наследование
- •10.3. Библиотека графических объектов (пример)
- •10.3.1. Динамический полиморфизм и наследование интерфейсов
- •10.3.2.Абстрактные классы
- •10.3.3. Множественное наследование в библиотеке графичкских фигур.
- •10.3.4. Иерархия классов библиотеки графичкских фигур
- •10.3.5. Таблица наследования
- •10.3.6. Диаграмма модулей
- •10.3.7.Директивы препроцессора
- •10.4. Производные классы векторов
- •10.5. Операции над векторами
- •11.1. Потоковый ввод-вывод
- •11.1.1. Классы потоков
- •11.1.2. Стандартные потоки
- •11.2.Опрос и установка состояния потока
- •11.3.Перегрузка операций извлечения и вставки в поток
- •11.4.Переадресация ввода-вывода
- •11.5. Операции помещения в поток и извлечения из потока
- •11.6.Форматирование потока
- •11.7.Файловый ввод-вывод с использованием потоков
- •11.8.Бесформатный ввод-вывод
- •11.9.Часто применяемые функции библиотеки ввода / вывода
- •11.10.Файлы с произвольным доступом
- •11.11. Буферизация
- •11.12. Заключение
- •Тема 12. Шаблоны функций и классов.
- •12.1 Шаблоны функций
- •12.2. Шаблоны классов
- •12.3. Размещение определений шаблонов в многомодульных программах
- •12.4. Полиморфные вектора
- •13.1 Область видимости
- •13.1.1. Локальная область видимости
- •13.2. Глобальные объекты и функции
- •13.2.1. Объявления и определения
- •13.2.2. Несколько слов о заголовочных файлах
- •13.3. Локальные объекты
- •13.3.1. Автоматические объекты
- •13.3.2. Регистровые автоматические объекты
- •13.3.3. Статические локальные объекты
- •13.4. Динамически размещаемые объекты
- •13.4.1. Динамическое создание и уничтожение единичных объектов
- •13.5. Определения пространства имен а
- •Тема 14. Применение оо-подхода в базах данных
- •14.1. Реляционные базы данных
- •14.2 Объектно-ориентированные базы данных (ообд)
- •14.3. Гибридные базы данных
- •Рекомендуемая литература
Тема 10. Множественное наследование. Производные классы векторов (2 часа)
10.1. Множественное наследование
Материал, который мы сейчас рассмотрим, широко обсуждается в мире программистов. Существует немало как сторонников, так и противников множественного наследования. Один из ведущих теоретиков объектно-ориентированного анализа Гради Буч указывает на следующий факт: "По нашему опыту, множественное наследование - как парашют: как правило, он не нужен, но когда вдруг он понадобиться, будет жаль, если его не окажется под рукой." [2]
Что такое множественное наследование? Это когда производный класс использует несколько базовых классов. Другими словами производный класс может иметь любое число базовых классов, не обязательно один. Хотя использование множественного наследования встречается реже, чем простого, множественное наследование полезно для создания классов, комбинирующих поведение двух и больше классов. Более того, Вы косвенным образом сталкивались с понятием множественного наследования. Когда? Вспомните класс iostream, с которым мы уже сталкивались и еще столкнемся при изучении потоков. В действительности, протокол класса представлен следующим образом: class iostream : public istream, public ostream. То есть класс iostream является public-производным от двух базовых istream и ostream.
Так как Вы уже не впервые сталкиваетесь с понятием наследование, то заострю Ваше внимание лишь на тонкостях использования механизма множественного наследования. Итак, пример. В примере используется два базовых класса Base1 и Base2, от которых наследуется класс Derived. Отметим тот момент, что в примере нет особенного смысла в именах переменных или их типах. Целью этого примера является ознакомление с механизмом множественного наследования. Проанализируйте пример, познакомитесь с новым синтаксисом при множественном наследовании.
#include <iostream.h>
#include <string.h>
class Base1{//базовый класс
private:
int idNumber;// идентификационный номер
public:
Base1(){// конструктор по умолчанию
idNumber=0;
cout<<"Constructor for class Base1\n";
}
Base1(int tNum){// конструктор с одним аргументом
idNumber=tNum;
cout<<"Constructor for class Base1\n";
}
void setID(int tNum){// функция устанавливает значение idNumber
idNumber=tNum; }
int getID(){// функция возвращает значение idNumber
return idNumber; }
};
class Base2{//базовый класс
private:
char Name[20];// имя
public:
Base2(){// конструктор по умолчанию
strcpy(Name,"None");
cout<<"Constructor for class Base2\n";
}
Base2(char* tName){// конструктор с одним аргументом
strcpy(Name,tName);
cout<<"Constructor for class Base2\n";
}
void setName(char* tName){// функция устанавливает значение Name
strcpy(Name,tName);
}
char* getName(){// функция возвращает значение Name
return Name;
}
};
class Derived: public Base1, public Base2
{//класс public-производный от Base1
//и public-производный от Base2
private:
char ch;
public:
Derived()// конструктор по умолчанию
{
cout<<"Constructor for class Derived\n";
ch='A';
}
Derived(char c, int tNum, char *tName):Base1(tNum), Base2(tName)
{// конструктор с аргументами вначале вызвается конструктор базового //класса Base1, затем конструктор базового класса Base2
cout<<"Constructor for class Derived\n";
ch=c;
}
// объявление перегрузки оператора вывода
friend ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv);
};
// перегрузка оператора вывода
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.getID()<<" name="<<deriv.getName();
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;
}
void main()
{
cout<<"\t\t\tHello!!!\n\t\tWe are testing multiple inheritance!\n\n\n";
// начинаем тестирование
cout<<"\n\t\tWell! Let's try first object...\n\n";
// создадим экземпляр класса Derived
Derived object1;
cout<<object1;
cout<<"\n\t\tOk! Let's try next object...\n\n";
//создадим экземпляр класса Derived с указанием начальных значений
Derived object2('e',26,"Vasya");
cout<<object2;
}
Ниже, представлен результат выполнения программы:
Hello!!!
We are testing multiple inheritance!
Well! Let's try first object...
Constructor for class Base1
Constructor for class Base2
Constructor for class Derived
IdNumber=0 name=None ch=A
Ok! Let's try next object...
Constructor for class Base1
Constructor for class Base2
Constructor for class Derived
IdNumber=26 name=Vasya ch=e
Начинаем экспериментировать над нашей программой. Когда object1 объявлен при помощи выражения Derived object1; вызываются конструкторы по умолчанию двух базовых классов в той последовательности. в которой определено наследование, то есть в том порядке, как они описаны при объявлении класса Derived - вначале конструктор класса Base1, затем - Base2. Если Вы перепишете конструктор Derived, который принимает три параметра, следующим образом:
Derived(char c, int tNum, char *tName):Base2(tName), Base1(tNum)
то есть поменяете порядок вызова базовых конструкторов, то результат будет аналогичным, так как конструкторы базовых классов вызываются в том порядке, в котором указаны классы, при объявлении производного класса. Другими словами, порядок вызова конструкторов регулируется здесь:
class Derived: public Base1, public Base2
Правила доступа к элементам базового класса, объявленным как private, protected, public, остаются теми же самыми, что и в варианте с одиночным наследованием.
Теперь рассмотрим вопрос, связанный с конфликтом имен. А что, если один или более элементов двух базовых классов имеют одинаковые имена? Предположим, например, следующую ситуацию: в классе Base1 переменная idNumber переименована в instance, а в классе Base2 - Name тоже переименована в instance. И обе переменные объявлены в защищенной области видимости, то есть со спецификатором доступа protected. Плюс ко всему, усложним ситуацию (тяжело в учении - легко в бою), изменив также перегрузку оператора вывода:
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.getID()<<" name="<<deriv.getName();
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;
}
на
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.instance<<" name="<<deriv.instance;
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;
}
Что произойдет в такой ситуации? Появится неоднозначность в определении перегруженного оператора <<. Компилятор не сможет различить deriv.instance, ссылающийся на класс Base1, от derive.instance, ссылающийся на класс Base2. Как поступить в такой ситуации, когда у нескольких базовых классов имеются члены-данные с одинаковыми именами? Вот что пишет по этому поводу Гради Буч:
"...как понимать наследование двух операций с одним и тем же именем? Это, на самом деле, главная беда множественного наследования: конфликт имен может ввести двусмысленность в поведение класса с несколькими предками.
Борются с этим конфликтом тремя способами. Во-первых, можно считать конфликт имен ошибкой и отвергать его при компиляции (так делают SmallTalk и Eiffel). Во-вторых, можно считать, что одинаковые имена означают одинаковый атрибут (так делает CLOS). В-третьих, для устранения конфликта разрешается добавить к именам префиксы, указывающие имена классов, откуда они пришли. Такой подход принят в С++".
Для разрешения проблемы двусмысленности, нам необходимо указать имена требуемых классов, с помощью бинарного оператора разрешения области видимости :: (два двоеточия). Исправим в последнем варианте:
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.instance<<" name="<<deriv.instance;
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;
}
на
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.Base1::instance<<" name="<<deriv.Base2::instance;
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;}
В результате, наша программа примет следующий вид с учетом всех проделанных преобразований:
#include <iostream.h>
#include <string.h>
class Base1{// базовый класс
protected:
int instance;// идентификационный номер
public:
Base1(){// конструктор по умолчанию
instance=0;
cout<<"Constructor for class Base1\n";
}
Base1(int tNum){// конструктор с одним аргументом
instance=tNum;
cout<<"Constructor for class Base1\n";
}
void setID(int tNum){// функция устанавливает значение instance
instance=tNum;
}
int getID(){// функция возвращает значение instance
return instance;
}
};
class Base2{// базовый класс
protected:
char instance[20];//имя
public:
Base2(){// конструктор по умолчанию
strcpy(instance,"None");
cout<<"Constructor for class Base2\n";
}
Base2(char* tinstance){// конструктор с одним аргументом
strcpy(instance,tinstance);
cout<<"Constructor for class Base2\n";
}
void setName(char* tinstance){//функция устанавливает значение instance
strcpy(instance,tinstance);
}
char* getName(){// функция возвращает значение instance
return instance;
}
};
class Derived: public Base1, public Base2
{//класс public-производный от Base1
//и publi-производный от Base2
private:
char ch;
public:
Derived()// конструктор по умолчанию
{
cout<<"Constructor for class Derived\n";
ch='A';
}
Derived(char c, int tNum, char *tinstance):Base2(tinstance), Base1(tNum)
{// конструктор с аргументами вначале вызвается конструктор базового // класса Base1, затем конструктор базового класса Base2
cout<<"Constructor for class Derived\n";
ch=c;
}
// объявление перегрузки оператора вывода
friend ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv);
};
// перегрузка оператора вывода
ostream& operator<<(ostream& out, Derived& deriv){
out<<"\nIdNumber="<<deriv.Base1::instance<<" name="<<deriv.Base2::instance;
out<<" ch="<<deriv.ch<<endl;
return out;
}
void main()
{
cout<<"\t\t\tHello!!!\n\t\tWe are testing multiple inheritance!\n\n\n";
// начинаем тестирование
cout<<"\n\t\tWell! Let's try first object...\n\n";
// создадим экземпляр класса Derived
Derived object1;
cout<<object1;
cout<<"\n\t\tOk! Let's try next object...\n\n";
// создадим экземпляр класса Derived с указанием начальных значений
Derived object2('e',26,"Vasya");
cout<<object2;
}
Результат выполнения программы остался прежним, как и в начальном варианте. Итак, Вы уже подготовлены для того, чтобы перейти к следующему разделу Виртуальный базовый класс.
Реализация объектно-ориентированной парадигмы в С++. Часть 2