Базовые операции

• открытие (создание)

• operator<<

  • запись в поток (поместить данные)

• operator>>

  • чтение из потока (извлечь данные)

проверка	состояния
закрытие 24.03.2012	(уничтожение) cppNewb.ru	34

Типы ввода и вывода

• форматированный

• текстовый

• неформатированный

• двоичный

24.03.2012 cppNewb.ru 35

Формат

• система счисления (oct, dec, hex)

• отступы

• заполнители

• разделители

• формат префиксов и суффиксов

• разделителя разрядов

• и т.д.

24.03.2012 cppNewb.ru 36

Форматирование

• формат – состояние потока

(флаги форматирования)

• изменение формата

• функции

• манипуляторы

24.03.2012 cppNewb.ru 37

Форматные флаги (примеры)

• ios::showbase

  • признак системы счисления (dec, oct или hex)

• ios::showpoint

  • десятичная точка и завершающих нулей в вещественных числах

• ios::uppercase

  • верхний регистр букв A-F (hex) и Е (exp)

• ios::showpos

• отображение знака плюс (+) для положительных величин

24.03.2012 cppNewb.ru 38

Флаги форматирования (функции)

fmtflags flags()

• получить текущие флаги

fmtflags flags(fmtflags flNew)

• установить флаги

fmtflags	setf(fmtflags	flSet)
fmtflags	setf(fmtflags	bits,

fmtflags field)

• добавить флаги

fmtflags unsetf(fmtflags flClear)

• снять флаги

24.03.2012 cppNewb.ru 39

Форматное поле

• должен быть установлен только один бит из группы

• автоматический сброс остальных бит не происходит

• используйте перегруженную версию setf

24.03.2012 cppNewb.ru 40

Форматные поля

• система счисления целых

ios::basefield

• вид чисел с плавающей точкой

ios::floatfield

• выравнивание внутри поля

ios::adjustfield

24.03.2012 cppNewb.ru 41

Форматные поля (примеры)

• ios::oct

• восьмиричные целые

• ios::dec

• десятичные целые

• ios::hex

• шестнадцатиричные целые

пример:

s.setf(ios::hex, ios::basefield);

24.03.2012 cppNewb.ru 42

Манипулятор

• специальный объект, вызывающий функцию потока

• стандартные манипуляторы определены в пространстве имен std

пример:

strm << hex << val << endl;

24.03.2012 cppNewb.ru 43

Цикл работы с форматами

• аналогичен работе с ресурсами

• запомнить текущее состояние

• произвести всю необходимую работу

• восстановить исходное состояние

24.03.2012 cppNewb.ru 44

Синтаксис форматированного ввода и вывода

• перегруженные операторы двоичного сдвига

cout << “a=” << a;

означает

operator<<(cout, “a=”).operator<<(a);

24.03.2012 cppNewb.ru 45

Ввод и вывод пользовательских типов

ostream& CNum::writeTxt(ostream& ostr)

{

ostr << ‘(’ << m_num << ‘)’; return ostr;

}

ostream& operator<<(ostream& ostr, const CNum& num)

{

return	num.writeTxt(ostr);
} 24.03.2012	cppNewb.ru	46

Построчный ввод

• для чтения текстового файла по строкам используйте функцию getline определенную в <string>

пример:

while (0 != getline(file, str).fail())

{

//...

}

24.03.2012 cppNewb.ru 47

Обработка ошибок ввода и вывода

• существует состояние потока

• текущее состояние зависит от успешности предыдущих операций с потоком

• возможность реализации операции с потоком зависит от текущего состояния

24.03.2012 cppNewb.ru 48

Состояние потока (флаги)

• ios::badbit

• фатальная ошибка, поток использовать нельзя

• ios::eofbit

• обнаружен конец входных данных (физически достигнут конец файла, пользователь закончил консольный ввод нажатием Ctrl+Z или Ctr+D)

24.03.2012 cppNewb.ru 49

Состояние потока (флаги)

• ios::failbit

• операция завершилась неудачей (нарушен формат или обнаружен конец данных)

• ios::goodbit

• ошибок нет, конец данных не обнаружен

24.03.2012 cppNewb.ru 50

Проверка состояния потока

• good()

• goodbit

• eof()

• eofbit или badbit

• fail()

• failbit или badbit

• bad()

• badbit

24.03.2012 cppNewb.ru 51

Установка состояния потока

• clear(iostate _State = goodbit)

  • сбросить все флаги и установить заданные

• setstate(iostate _State)

  • установить флаги

пример: cout.clear(ios::failbit); cout.setstate(ios::failbit |

~ios::goodbit);

24.03.2012 cppNewb.ru 52

Исключения в потоках

• поток может генерировать исключения std::ios_base::failure для заданных флагов состоянии

• exceptions

• устанавливает статусы

пример:

stmFile.exceptions(ios::badbit);

24.03.2012 cppNewb.ru 53

Неформатированный ввод

• чтение отдельного символа или последовательности из потока

• get

• прочитать из потока отдельный символ

• read

• прочитать из потока последовательность

24.03.2012

cppNewb.ru 54

Неформатированный вывод

• вывод отдельного символа или последовательности в поток

• put

• записать в поток отдельный символ

• write

• записать в поток последовательность

24.03.2012

cppNewb.ru 55

Файловые потоки

• прикрепляются к объектам файловой системы

• ofstream

• ifstream

• fstream

24.03.2012 cppNewb.ru 56

Цикл работы с файлом

• конструктор

• open

• close

• деструктор

пример:

ifstream inData(path);

24.03.2012 cppNewb.ru 57

Режим открытия файла (флаги)

• ios::in

• чтение (без усечения)

• ios::out

• запись (без усечения)

• ios::app

• дописывание

24.03.2012 cppNewb.ru 58

Режим открытия файла (флаги)

• ios::ate

• существующий файл (чтение, запись в конец)

• ios::trunc

• существующий файл (запись с начала)

• ios::binary

• двоичный режим

24.03.2012 cppNewb.ru 59

Файловый поток (пример)

fstream dataFile(path.c_str()

, ios::ate); dataFile << obj1; dataFile << obj2; dataFile.close();

…

dataFile.open(path.c_str(), ios::in);

…

24.03.2012 cppNewb.ru 60

Позиционирование в потоке

• tellp

  • получить позицию записи

• tellg

  • получить позицию чтения

• seekp

  • установить позицию записи

• seekg

  • установить позицию чтения

24.03.2012 cppNewb.ru 61

Относительное позиционирование

• ios::beg

• от начала

• ios:cur

• от текущей позиции

• ios::end

• от конца

24.03.2012 cppNewb.ru 62

Буферизация

• для записи и чтения используется буфер, который освобождается при переполнении или по требованию

пример:

strm.flush();

strm << obj << endl;

24.03.2012 cppNewb.ru 63

Строковые потоки

• прикрепляются к строковым объектам

• ostringstream

• istringstream

• stringstream

• str()

• получение буфера std::string

24.03.2012 cppNewb.ru 64

Строковый поток (пример)

ostringstream strm(strBuf); strm << “Formated text\n”;

...

istringstream strm(strBuf);

strm >> obj;

...

24.03.2012 cppNewb.ru 65

Объектно-ориентированное

программирование

с использованием C++

Полевой Дмитрий Валерьевич к.т.н., доцент КиК

e-mail: oop.misis@gmail.com

extern (ключевое слово)

• объявление

• функции

• переменной

пример:

// в a.cpp

int gObjectsCounter(0);

// в b.cpp

extern int gObjectsCounter;

31.03.2012

cppNewb.ru 2

static (ключевое слово)

• глобальная статическая переменная

• область видимости ограничивается единицей трансляции

• локальная статическая переменная

• значение сохраняется между вызовами

31.03.2012

cppNewb.ru 3

Статическая переменная

(пример)

// в point.cpp

static gModuleCallsCount(0);

int inside(const Pt& p, const Rect& rc)

{

static nFuncCallsCount(0); nFuncCallsCount += 1; gModuleCallsCount += 1; // плохо

...

}

31.03.2012

cppNewb.ru 4

Статический член класса

• является частью класса, но не экземпляра

• д.б. где-то определен

31.03.2012

cppNewb.ru 5

Статический член класса

(пример)

пример:

// в point.h class Point

{

public:

static	int	getRefPoint();
private:
static	int	m_xRefPoint;

};

// в point.cpp

int CPoint::m_xRefPoint = 0;

31.03.2012

cppNewb.ru 6

Доступ к статическому члену класса

• через экземпляр CPoint point; point.getRefPoint();

• через имя класса

CPoint::getRefPoint();

31.03.2012

cppNewb.ru 7

Реализация повторного использования кода

• создание новых классов на основе существующих

• агрегация (готовых компонент)

• наследование

31.03.2012 cppNewb.ru 8

Идея

• программа моделирует реальность

• классы моделируют концепции реального и программного мира

• существуют отношения концепций

• язык С++ поддерживает моделирование концепций и некоторых типов отношений с помощью пользовательских типов

31.03.2012 cppNewb.ru 9

Композиция (отношение)

• способ создания новых классов

• новый класс включает поля существующих типов (классов)

31.03.2012 cppNewb.ru 10

Композиция (пример)

class Man

{

… private:

string m_name; string m_secName;

};

class CStudent

{

… private:

Man m_man; Group m_group;

};

31.03.2012 cppNewb.ru 11

Наследование (отношение)

• способ создания новых классов

• позволяет явно отражать общность

классов (новый класс наследует члены)

31.03.2012 cppNewb.ru 12

Понятия иерархии наследования

• базовый (родительский) класс

• производный (дочерний) класс

31.03.2012 cppNewb.ru 13

Наследование (пример)

class Man

{

… private:

string m_name; string m_secName;

};

class CStudent

: public Man

{

… private:

Group m_group;

};

31.03.2012

cppNewb.ru 14

Синтаксис наследования

сlass Derived

:[private|protected|public] Base

{

// class body

};

31.03.2012 cppNewb.ru 15

Умолчательный спецификатор типа наследования

• private для классов

• public для структур

• спецификатор рекомендуется указывать явно

пример:

class Derived

: public Base

{ …

};

31.03.2012 cppNewb.ru 16

Иерархии понятий

• данные

• ответственности (интерфейсы)

31.03.2012 cppNewb.ru 17

Повышающее преобразование

• при обращении через указатель или ссылку с экземпляром производного класса можно обращаться как с экземпляром базового класса

• повышающее приведение типа

• приведение указателя (ссылки) производного типа к указателю (ссылке) базового типа

31.03.2012 cppNewb.ru 18

Повышающее преобразование

(пример)

// class Student : public Man class Student student;

class Man* pMan = &student;

…

pMan->name();

…

Student является Man, поэтому Student*

можно использовать как Man*

31.03.2012 cppNewb.ru 19

Повышающее преобразование

(пример)

// class Student : public Man void printInfo(ostream& ostr,

Man& man);

…

Student me;

…

printInfo(cout, me);

…

31.03.2012 cppNewb.ru 20

Подстановочный критерий

(нестрогая формулировка)

• в любой точке вызова базового класса м.б. использован производный класс

или

• любой экземпляр производного класса является допустимым экземпляром родительского класса

31.03.2012 cppNewb.ru 21

Конструирование производных объектов

• конструктор базового класса д.б. вызван

• умолчательные конструкторы базовых

классов м.б. вызваны неявно компилятором

31.03.2012 cppNewb.ru 22

Список инициализации (пример)

Student::Student(

	const	string&	name
,	const	string&	secname

, const Group& group)

: Man(name, secname)

, m_group(group)

{

}

31.03.2012 cppNewb.ru 23

Конструктор производного класса

• должен

• инициализировать базовый класс

• инициализировать собственные поля

• непосредственная инициализация

полей базового класса невозможна

31.03.2012 cppNewb.ru 24

Порядок вызова конструкторов

• по всей цепочке иерархии наследования, начиная от корневого базового класса и до текущего

• на каждом уровне вызывается

• конструктор базового класса

• конструкторы внутренних объектов

31.03.2012 cppNewb.ru 25

Деструктор

• каждый класс содержит единственный деструктор (без аргументов)

• компилятор гарантирует вызов всех

деструкторов (по всей иерархии наследования)

31.03.2012 cppNewb.ru 26

Порядок вызова деструкторов

• обратный порядку вызова конструкторов

• по всей цепочке иерархии

наследования, начиная от текущего и до корневого базового класса

• на каждом уровне вызывается

• деструкторы внутренних объектов

• деструктор базового класса

31.03.2012 cppNewb.ru 27

Замещение метода

• в производном классе м.б. определен метод с именем метода базового класса

• переопределение перегруженного имени функции базового класса скрывает все остальные версии в производном классе

31.03.2012 cppNewb.ru 28

Изменение интерфейса

(в т.ч. замещение)

• изменение интерфейса базового класса посредством модификации сигнатуры и/или типа возвращаемого значения означает, что класс используется не

тем способом, для которого обычно

предназначается наследование

31.03.2012 cppNewb.ru 29

Доступ к скрытым именам

• осуществляется через полное имя

пример:

void

Derived::print(ostream& ostr)

{

Base::print(ostr);

…

}

31.03.2012 cppNewb.ru 30

Функции, которые не наследуются

• конструкторы и деструкторы

• operator=

31.03.2012 cppNewb.ru 31

Конструктор копирования при наследовании (пример)

Der::Der(const Der& copy)

: Base(copy)

// инициализация полей экземпляра

{

// дополнительная работа

// конструктора

}

31.03.2012 cppNewb.ru 32

Оператор присваивания при наследовании (пример)

Der&

Der::operator=(const Der& copy)

{

CBase::operator=(copy);

// остальная работа оператора

}

31.03.2012 cppNewb.ru 33

Статические функции

(при наследовании)

• наследуются производными классами

• переопределение скрывает все остальные перегруженные версии в базовом классе

• т.е. аналогично обычным функциям

31.03.2012 cppNewb.ru 34

Выбор между композицией и наследованием

• композиция (b содержит a)

• отношение “has-a”

• повторное использование кода

• наследование (b является a)

• отношение “is-a”

• повторное использование интерфейса

31.03.2012 cppNewb.ru 35

Закрытое наследование

• лучше использовать композицию

• реализует “ограниченную реализацию”

• пользователь не имеет доступа к

базовой функциональности

• экземпляр производного класса не может интерпретироваться как экземпляр базового класса

31.03.2012 cppNewb.ru 36

Закрытое наследование (пример)

// in base.h

class Base

{

public:

int aF();

int aF(int a); void bF();

…

// in der.h

class Der

: private CBase

{

using CBase::aF; using CBase::bF;

…

};

};

31.03.2012 cppNewb.ru 37

Защищенность

• ключевое слово protected

• защищенный член ведет себя как

• открытый для членов производных классов

• закрытый для всех остальных функций

31.03.2012 cppNewb.ru 38

Защищенное наследование

• реализует

• открытую реализацию для производных и дружественных классов

• “ограниченную реализацию” для других классов

• на практике используется редко

Матрица доступа

	методы и друзья класса	методы и друзья производных	пользов атели
public	есть	есть	есть
protected	есть	есть	нет
private	есть	нет	нет

Рекомендации

• делайте все данные private,

обеспечивая доступ к ним через методы

• используйте protected для методов реализации, которые могут использоваться в производных классах

Полиморфизм

• полиморфный – “имеющий много форм”

• взаимозаменяемость объектов с одинаковым интерфейсом

• использование одного имени для разных задач (реализаций)

31.03.2012 cppNewb.ru 42

Виды наследования

• одиночное наследование

• один непосредственный базовый класс

• множественное наследование

• более одного непосредственного базового класса

31.03.2012

cppNewb.ru 43

Множественное наследование

(синтаксис)

• в списке базовых классов через запятую указываются все базовые классы (непосредственные)

пример:

class Derived

: public Base1

, public Base2

{

...

31.03.2012

cppNewb.ru 44

Проблемы множественного наследования

• неоднозначности имен (членов и методов)

• повторяющиеся базовые классы

(ромбовидная схема наследования)

• размещение данных в памяти

• порядок и количество вызовов методов

31.03.2012

cppNewb.ru 45

Использование множественного наследования

• избегайте без наличия весомой причины и полного понимания работы механизмов языка

• используйте для наследования нескольких интерфейсов

31.03.2012

cppNewb.ru 46

Объектно-ориентированное

программирование

с использованием C++

Полевой Дмитрий Валерьевич к.т.н., доцент КиК

e-mail: oop.misis@gmail.com

Тип и класс

• тип определяется интерфейсом, т.е.

набором допустимых операций

• класс реализует один или несколько типов

• интерфейс класса м.б. шире, чем интерфейс типа

07.04.2012 cppNewb.ru 2

Повышающее приведение типа

• интерпретация адреса экземпляра производного класса в качестве адреса экземпляра базового класса

(через указатель или ссылку)

• “сужает” интерфейс производного класса до интерфейса базового

• допустимо при соблюдении подстановочного принципа

07.04.2012 cppNewb.ru 3

Повышающее приведение типа

(пример)

//class CStudent : public CMan

void

protocol(ostream& os, const CMan& man)

{

printHeader(os); man.writeTxt(os); printFooter(os);

}

07.04.2012 cppNewb.ru 4

Связывание

• соотнесение вызова функции с телом функции

• раннее связывание

• реализуется компилятором и компоновщиком до запуска программы (при “сборке”)

• позднее (динамическое) связывание

• осуществляется в процессе исполнения программы в зависимости от фактического типа экземпляра

07.04.2012 cppNewb.ru 5