Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Объектно ориентированное программирование

sstr аа("пример использования "); sstr ЬЬС'переопределеиия операции");

sstr cc=aa+bb-^" добавка"; II операторная форма вызова cc.printQ;

sstr dd;

dd=operator +(aa,bb); II стандартная форма вызова dd.printO;

getchO;}

При описании функции-оператора внутри класса (как компонентной) первый аргумент всегда объект класса, что несколько ограничивает возможности ее использования.

Пример 3.26. Пример описания компонентной функции-оператора.

#include <string.h> ^include <stdio.h> #include <iostream.h> ^include <conio.h>

II описание класса строка sstr class sstr

{private: II скрытые поля класса

--sstrO{delete str;}

sstr & operator +(sstr &); /* прототип компонентной функции, реализующей бинарную операцию «+»*/

sstr & operator -Q; /* прототип компонентной функции, реализующей унарную операцию «-» */

};

140

3.6. Переопределение операций

sstr& sstr:.-operator -Q /* описание переопределения унарной операции - обращение строки */

f char с;

for (int i=0;i<=len/2-l;i'h^){c=strfiJ; str[i]=str[len'i'l]; str[len-i'l]=c;}; return *this; }

sstr & sstr::operator +(sstr &A) /* описание бинарной компонентной

dd.printQ;

-аа; -bb; II применение унарного минуса - обращение строк aa.printQ; ЬЬ.print();

getchO;}

При переопределении некоторых операций для обеспечения их коммутативности необходимо описывать несколько вариантов функцийоператоров в теле класса.

Пример 3.27. Переопределение коммутативной операции «умножение на скаляр» и операции «+».

point (float axjloat ay):x(ax),y(ay) {}

point & operator -^(point &p) II определение операции +

{point *pp-new point; pp->x=x+p.x; РР'>У=У+Р'У;

141

3. Средства ООП в Borland C++ 3.1

return *рр; }

friend point & operator*(float k,point &p) /* определение коммутативной

}

При использовании в работе с классами библиотеки ввода-вывода C++ следует помнить, что классы ввода - вывода поддерживают операции « « » (включение в поток) и « » » (извлечение из потока) только для стандартных типов данных. Поэтому, как для определенных пользователем типов полей классов, так и для классов целиком при выводе объектов этих классов опера­ ции « « » и « » » следует переопределять для каждого класса.

При переопределении операций «включение в поток» и «извлечение из потока» используется следующая форма записи:

osrteam & operator«(ostream & ои1,<новый трп1> <имя>) {<тело функции-оператора>};

istream & operator »(istream & т,<новый тип> &<имя>) {<тело функции-оператора>}.

Причем, при вовлечерши в эти операции полей, описанных/?r/V(2/e viprotected^ операции « « » и « » » приходится описьгоать как дружественные.

142

3.6. Переопределение операций

Пример 3.28. Переопределение операций ввода-вывода.

in»obj.country»obj.city»obj.street»obj.number_ofhouse; return in; }

void mainQ { clrscrQ;

TAdress a,b; cin»a»b; cout«a«b; getchO;

}

Операция присваивания, по умолчанпйю, определена для любого класса и обеспечивает покомпонентное присвоение, аналогичное тому, которое вьшолняется в копирующем конструкторе. При необходимости эту операцию также можно переопределить (пример 3.37).

В некоторых случаях такое переопределерше обязательно, например, при работе с объектными полями.

143

3.Средства ООП в Borland C++ 3.1

3.7.Особенности работы с динамическими объектами

Как и для любой переменной языка C++, объекту некоторого класса память может быть выделена статически - на этапе компиляции или динамичесю! - во время выполнения программы.

При статическом распределении память под объект выделяется и освобождается в соответствии с классом памяти используемой переменной (автоматическая, внешняя, внепгаяя статическая и т.д.). Причем известно, что в отличие от других языков и даже С, C++ предоставляет возможность определять переменную не только до описания основной программы, но и в любом месте основной программы (иногда это называют динамической инициализацией). Но даже в этом случае память под такой объект выделяется на этапе компиляции из объема памяти, отведенной для программы, а юшциализация полей происходит во время ее выполнения.

При дршамическом распределении память под объект класса выделяется на этапе выполнения из так называемой свободной (динамической) памяти. Причем реальное выделение и освобождение участков осуществляется в момент, определяемый программистом (при выполнении функций new и de­ lete) и полностью им контролируется.

Однако даже при статическом распределении памяти под сам объект память под отдельные его поля может вьщеляться динамически. Поэтому в зависимости от того, как выделяется память под сам объект и его поля, различают:

-статические объекты с динамическими полями;

-динамические объекты со статическими полями;

-динамические объекты с динамическими полями.

Определение классов для реализации каждого из названных видов объектов имеет некоторые особенности в язьпсе C++, связанные со спецификой его использования.

Статические объекты с динамическими полями. В C++ можно выделить динамически память под переменную любого типа, определенного к этому моменту.

Для этого предусмотрено несколько способов, но наиболее удобным является использование функции new. Удобство механизма, предоставляемого new, заключается в том, что для его применения не требуется определять конкретный размер вьщеляемой памяти, как в других случаях. Необходимый размер определяется автоматически типом переменной, хотя количество таких участков можно указать. Операция new выделяет требуемую память для размещения переменной и возвращает адрес вьщеленного участка, преобразуя указатель к нужному типу. Если по каким-либо причинам память не может быть вьщелена, функция возвращает нулевой указатель (NULL). Освобождается память, вьщеленная по new, с помощью функции delete также в соответствии с типом переменной.

144

3.7. Особенности работы с динамическими объектами

Однако динамически выделять память под простые переменные невьп^одно, так как память расходуется не только под саму переменную, но и под информацию о выделении памяти. Поэтому динамическое распределение памяти целесообразно использовать при работе со сложными структурами данных, особенно, если размер будущего поля заранее не известен (например, определяется в процессе вычислеьшй или зависит от входной информации).

Наиболее часто динамическое распределение памяти применяют в классах, использующих в качестве полей массивы, строки, структуры и их комбинации. В этом случае поле содержит указатель на переменную соответствующего типа. Указатель получает свое значение при вьщелении памяти под структуру данных, для которой он определен. Освобождение этой памяти происходит по адресу в указателе в соответствии с типом переменной.

Конструктор такого класса обьгчно осуществляет вьщеление участков памяти требуемого размера под переменные, адреса которых присваиваются соответствующим указателям, а также обеспечивает контроль наличия доступной памяти. Деструктор класса в этом случае должен при уничтожении объекта освобождать распределенную при конструировании память, так как по умолчанию эта память не освобождается.

Пример 3.29. Конструирование и разрушение объектов с динамическими полями.

Mnclude <string.h> ^include <iostream.h> #include <conio.h> class Tmass

{public:

int *mas; II поле класса ~ динамический массив целых чисел int size; II размер массива

voidprint(void); Tmass 00; Tmass(int Size);

--Tmass0 {delete []mas; II освобождеьше вьщеленной памяти cout< < "Деструктор"< <endl;}

};

Tmass:: Tmass(int Size)

{cout< < "Конструктор "«endl;

mas^new intfSizeJ; II вьщеление памяти под массив size=Size;

void Tmass::print(void)

145

3.Средства ООП в Borland C++ 3.1

{cout< < " содерэюгшое массива: "< < endl; for(inti=0;i<size;i+-^) cout«masfiJ«" "; cout«endl;}

voidmainQ { clrscrQ;

Tmass aa(6),cc(4); II два раза вызьюается конструктор класса aaprintQ; cc.printQ;

getchO;

} II вызывается деструктор для двух объектов

При переопределении операций ввода-вывода конкретные значения полей объекта становятся известными только после ввода данных. Поэтому для более эффективного и корректного использования памяти целесообразно реальное распределение памяти под поля такого объекта выполнять не с помощью конструктора класса, а во время операции ввода. Конструктор в этом случае должен быть неинициализирующим.

Следует помнить, что возможен ввод новых значений полей в уже существующий объект (например, многократное использование некоторого объекта в качестве промежуточной переменной). Тогда, прежде чем вьщелять память под новое значение поля, необходимо освободить память, вьщеленную ранее под предшествующее значение, так как автоматическое освобождение неиспользуемой памяти, вьщеленной по new, компилятором не предусмотрено. В противном случае эти участки останутся в занятом состоя­ нии после замены содержимого указателя на адрес новой области.

При инициализации объекта значениями полей другого объекта, как отмечалось в разделе 3.2, используется копирующий конструктор. Кроме того, если объект является параметром некоторой функции, передаваемым по значению, внутри этой функции создается копия такого объекта, при построении которой также применяется копирующий конструктор. Если копирующий конструктор в определении класса не предусмотрен, он создается по умолчанию. При использовании динамических полей, результат действия такого конструктора не предсказуем, так как компилятор не может точно определить размеры копируемьгх полей. В этом случае пользователь должен предусмотреть собственный копирующий конструктор, обеспечивающий грамотное вьшолнение действий, предусмотре1пп>1х при копировании.

Пример 3.30. Использование собственного копирующего конст­ руктора.

Mnclude <iostream.h> Mnclude <conio.h> ^include <string.h> class TAdress

146

3.7. Особенности работы с динамическими объектами

{ private:

char * country; char * city; char * street;

int number_ofJtouse; public:

TAdress(TAdress &a) II копирующий конструктор

{cout«"Копирующий конструктор"«endl; country-new charfstrlen(a.country)-^lJ; city=new charfstrlen(a.city)HJ;

street=new charfstrlen(a.street)-^lj; strcpy(country,a.country); strcpy(city,a.city); strcpy(street,a.street);

number_of__house='a.number_of_house; }

TAdressQ {cout«"Конструктор класса"«endl; country=NULL; city=NULL; street=NULL;}

-^TAdressQ

f cout«''Деструктор класса'^«endl;

delete [] country; delete [] city; delete [] street; }

TAdress& operator =(TAdress &obj) /* переопределение операции присваивания */

{if (country!-NULL) delete [] country;

country=new charfstrlen(obj.country)+lJ; strcpy(country,obj.country); if(city!=NULL) delete [] city;

city=new char[strlen(obj.city)-^l]; strcpy(city,obj.city); if(street!=NULL) delete [] street;

street=new char[strlen(obj.street)-^l]; strcpy(street,obj.street);

number_of_house-obj.number_ofJtouse;

147

3. Средства ООП в Borland C++ 3.1

cout«^* Введите адрес в порядке:^;

cout«^^ страна, город, улица, номер дома**; cout«endl;

происходит копирование */

cout«a;

getchO;

}

Следует также отметить особенности реализации оператора присваива­ ния. Как уже отмечалось, операция присваивания значений полей одного объекта другому предусмотрена по умолчанию. Однако использование динамических полей объекта приводит к не совсем корректному ее выполнению. Операция присваивания осуществляется, как и при работе копирующего конструктора, поле за полем. Поскольку реальным содержимым полей являются указатели, то происходит замена старого адреса на новый. При этом память, ранее адресуемая указателем, останется не освобожденной, так как адрес ее будет потерян. Поэтому рекомендуется в описании класса предусмотреть переопределение операции присваивания с учетом всех особенностей работы с выделением и освобождением памяти для полей определяемого класса (см. пример 3.30).

148

3.7. Особенности работы с динамическими объектами

Динамические объекты со статическими полями. Как и на другие типы данных, на объект любого класса можно ссылаться через указатель. При этом значение ему можно присвоить с помопц»ю операции взятия адреса (в этом случае он может адресовать и статический объект). Однако более эффективно использовать указатели для реализации механизма динадшческого распределения памяти под объект из свободной области.

Поскольку типом объекта является некоторый класс, то применительно к объектам используется следующая форма обращения к функции New:

<имя_указателя_наобъект> = new <имя_класса>;

или

<имя_yкaзaтeля_нa_oбъeкт>=new<имя_клacca>(<cпиcoк_пapaмeтpoв>);

Вторая форма используется при наличии у конструктора списка параметров.

Функция delete требует указания только имени объекта:

delete <имя указателя на объект>;

Пример 3.31. Использование простых динамических объектов.

#mcltide <iostream,h> ^include <iomanip.h> Mnclude <conio.h> class TVector {private: intx,y,z;

public:

TVector0 {cout<< ''пустой конструктор"< <endl;} TVector(int ox, int ay, int az)

{cout«"конструктор"«endl; x=ax;y=ay;z=az;} -TVector 0 {cout< < " деструктор "< <endl;} voidPrintVecQ;

{TVector *a, *b; II определяются два указателя на объекты класса clrscrQ;

II вьщеляется память под динамические объекты класса

a=new TVectorfl2,34,23); II вызьгоается конструктор b=new TVector(10,45,56); II вызьгоается конструктор

149