05 Operations And Utilities

Бублик Володимир Васильович

Програмування - 2

Лекція 3. Об'єктне програмування.

Програмовані операції

Лекції для студентів 2 курсу

© Бублик В.В. Програмування-2. Об'єктне програмування. Права доступу

2

Операторні вирази

• Як правильно прочитати вираз a+b?• Залежно від того, як визначена операція

додавання для типів даних a i b


3

Утиліта класу

• const T operator+(const T&, const T&);

Тоді вираз a+b; (INFIX)

читається якoperator+(a, b); (PREFIX)

Запис (PREFIX) повністю коректний, хоча всі віддають перевагу (INFIX)


4

Метод класу

• const T T::operator+(const T&) const ;

Тепер вираз a+b; (INFIX)

читається вже якa.operator+(b); (REQUEST)

Запис (REQUEST) повністю коректний, хоча всі віддають перевагу (INFIX)


5

Метод vs утиліта

Методи• Конструктор (звичайний і копіювальний),• Деструктор,• Присвоєння

Причина• Якщо в класі не визначені власні конструктори,

деструктор або присвоєння, автоматично клас доповнюється відповідними методами за замовчуванням


6

Метод vs утиліта

Методи• Мають повний доступ до закритої частини класу• Особливість типу першого аргументу (this)

Утиліти• Не мають повного доступу до закритої частини

класу, якщо тільки їм не надано виняткових прав

• Всі аргументи рівноправні


7

Утиліта додавання

• const Point operator+ (const Point & u, const Point & v)

• {• // доступ до координат точки за селекторами• return Point ( u.x()+v.x(), u.y()+v.y() );• }


8

Груба помилка

• class Point• {• // немає підстав надавати виняткові права• friend Point operator+(const Point &, const Point &);• double _x;• double _y;• public:• Point (double x=0, double y=0);• Point (const Point &);• ~Point();• };


9

Невиправдане порушення прав доступу

Прямий доступ до атрибутів нічого корисного не дає

• Point operator+ (const Point & u, const Point & v)• {• return Point ( u._x+v._x, u._y+v._y );• }


10

Утиліта vs. метод

• У власному класі можна одну і ту ж операцію за бажанням визначити як метод або утиліту, але не одне та інше одночасно

• Додавати власні методи до чужого класу не дозволяється. Можна, правда, визначити власний варіант чужого класу, додавши до нього все, що завгодно, але про це пізніше.


11

Утиліти

• bool operator==(const Point & u, const Point & v)• {• return ( u.x() == v.x() ) && (u.y() == v.y() );• }

• const Point operator+ (const Point & u, const Point & v)

• {• return Point ( u.x()+v.x(), u.y()+v.y() );• }

• Утиліта не знає this


12

Приклад. Операції, реалізовані методами

• class Point• {• private:• double _x, _y;• public:• bool operator==(const Point &) const;• const Point operator+ (const Point &) const;• };


13

Реалізація методів

• bool Point ::operator==(const Point & u) const• {• return ( this->x() == u.x() ) && (this-> y() ==

u.y() );• }

• const Point Point :: operator+ (const Point & v) const• {• return Point (this-> x()+v.x(), this-> y()+v.y() );• }


14

Реалізація методів (без явного this)

• bool Point ::operator==(const Point & u) const• {• return ( x() == u.x() ) && ( y() == u.y() );• }

• const Point Point :: operator+ (const Point & v) const

• {• return Point ( x()+v.x(), y()+v.y() );• }


15

Погана реалізація методів

• bool Point ::operator==(const Point & u) const• {• return ( _x == u._x ) && ( _y == u._y );• }

• const Point Point :: operator+ (const Point & v) const• {• return Point ( _x+v._x, _y+v._y );• }• // Сумлінний охоронник реєструє кожного:• // свого і чужого


16

Приклад. Операції, реалізовані утилітами

• class Point• {• private:• double _x, _y;• public:• // bool operator==(const Point &) const;• // const Point operator+ (const Point &) const;• };• const Point operator+ (const Point &, const Point &);• bool operator==(const Point &, const Point &);


17

Довизначення (overloading) операцій

Довизначенню підлягають операції, хоча б один аргумент яких належить програмованому типу: класу, структурі або переліку

Довизначення можливе як у формі члена класу (методу), так і позакласної функції (утиліти)


18

Довизначення (overloading) операцій

Зауваження. Уникайте терміну перевизначення. Ми сказали б, що операція додавання перевизначена для точок площини, якби спочатку там була б якась операція додавання, яку ми потім замінили іншою. Таке буде далі, називатиметься overriding, а не overloading

Зараз же ми розповсюджуємо операцію, наприклад, додавання, визначену на числах, рядках, тощо, на новий клас.

Перевизначенням можна було б називати хіба що присвоєння, адресування або кому оскільки вони завжди передвизначені


19

Не підлягають довизначенню

• Операція . доступу до поля структури-члена класу;

• Операція .* доступу до поля за указником поля;• Операція :: розв'язання області дії;• Операція ?: імплікації


20

Суміщені присвоєння

• // +=, -=, *=, /=• // Член класу• Complex& Complex::operator+=(const Complex&

a)• {• _re += a._re;• _im += a._im;• return *this;• }


21


• // +=, -=, *=, /=• // Член класу (інша реалізація)• Complex& Complex::operator+=(const Complex&

a)• {• re() += a.re();• im() += a.im();• return *this;• }


22


• // +=, -=, *=, /=• // Утиліта• Complex& operator+=(Complex& a, const

Complex& b)• {• // Bad solution (why?)• // a = a+b;• a.re() += b.re();• a.im() += b.im();• return a;• }


23

Арифметичні операції

• унарний + (тотожній оператор);• унарний - (зміна знаку на протилежний);

• бінарний + (додавання);• бінарний - (віднімання);• бінарний * (множення);• бінарний / (частка від ділення);• бінарний % (остача від ділення);


24

Приклад. Комплексні утиліти

• const Complex operator+• (const Complex&, const Complex&);• const Complex operator-• (const Complex&, const Complex&);• const Complex operator*• (const Complex&, const Complex&);• const Complex operator/• (const Complex&, const Complex&);• bool operator== (const Complex&, const Complex&);• bool operator!= (const Complex& a, const Complex&

b)• { return !(a==b);}


25

Приклад. Комплексні методи

• const Complex Complex::operator+(const Complex&) const;

• const Complex Complex:: operator-(const Complex&) const;

• const Complex Complex:: operator*(const Complex&) const;

• const Complex Complex:: operator/(const Complex&) const;

• bool Complex:: operator== (const Complex&) const;• bool Complex:: operator!= (const Complex& b) const• { return !(a==b);}


26

Властивості арифметичних операцій

• Не порушуйте традиційних властивостей арифметичних операцій

• // Скалярний добуток векторів• сonst Vector Vector::operator*(const Vector &)

const;

• // Асоціативність• Vector u, v, w;• // u*v*w? ― ERROR!!!


27

Властивості арифметичних операційй

• // Скалярний добуток векторів• сonst Vector Vector::operator*(const Vector &)

const;• сonst Vector Vector::operator*(const double )

const;

• // Асоціативність• Vector u, v, w;• // ОК• u*(v*w);


28

Властивості арифметичних операційй

• // Скалярний добуток векторів• сonst Vector Vector::operator*(const Vector &) const;• сonst Vector Vector::operator*(const double ) const;• сonst Vector operator*(const double, const Vector

&);

• // Асоціативність• Vector u, v, w;• // ОК• u*(v*w); • // ОК• (u*v)*w;


29

Вправа

Доповніть клас• class Item• {• private:• double _price;• public:• double operator+(const Item&) const;• // Які ще операції додавання потрібні, щоб з їх• // допомогою додавати ціни одиниць товару?• // a+(b+c); (a+b)+c; (a+b)+(c+d);• };


30

Конвертори типів

Операції перетворення типів Для кожного стандартного або програмованого

типу можна визначити перетворення до цього типу

• class Time• {• private:• int _hours, _minutes, _seconds;• public:• // Перетворення часу в секунди• operator int() const;• };


31

Реалізація

Перетворення типу завжди визначається як метод

• // Перетворення часу, вираженого• // в годинах, хвилинах і секундах,• // в секунди

• Time::operator int () const• {• return _hours*3600 +_minutes*60 +_seconds;• }


32

Явний виклик

Перетворення типу можна застосувати явно

• Time t(1,10,20);

• cout<<int(t)<<endl;• cout<<(int)t<<endl;• cout<<static_cast<int>(t)<<endl;• cout<<t.operator int()<<endl;


33

Неявний виклик

Виклики неявних перетворень генеруються компілятором

• Time t(1,20,35), t1(1,10,20);• int duration = 10;• // Компілятор згенерує код для перетворення типу• // використана операція додавання цілих чисел• cout<<t+duration<<endl;• cout<<t+t<<endl;• cout<<10*t<<endl;• // Вивід часу не визначено. Що виведе ця команда?• cout<<t<<endl;


34

Декілька конверторів

• class Time• {• private:• int _hours, _minutes, _seconds;• public:• // Перетворення часу в секунди• operator int() const;• // Перетворення часу в години• operator double() const;• };


35

Реалізація

• // Перетворення часу в дійсне число

• const double Time::hourToDec = 1./3600.;

• Time::operator double() const• {• return int(*this)*hourToDec;• }


36

Неоднозначність

При наявності кількох перетворень неявні перетворення можуть виявитися неоднозначними

• // Компілятор діагностує помилки• // cout<<t1+t2<<endl;• // cout<<10+t1<<endl;• // cout<<10.+t1<<endl;

Вправа. Запропонувати приклад застосування неявного перетворення часу до цілого і до дійсного числа


37

Конвертуючі конструктори

Конструктор класу T з одним параметром деякого типу S можна трактувати як перетворення об'єкту типу S (параметру) до типу Т.

• class S;• class T• {• public:• // конвертуючий конструктор• T( const S&);• }


38

Явне перетворення

Неявне перетворення типу відмінимо за допомогою заборони неявного виклику конвертуючого конструктора explicit

• class S;• class T• {• public:• // явний конструктор• explicit T( const S&);• }


39

Приклад

• class TComplex;• class AComplex• {• public:• AComplex (const TComplex&);• };• class TComplex• {• public:• TComplex (const AComplex&);• };


40

Додавання комплексних чисел

Адитивні операції визначаємо як утиліти над комплексними числами в алгебраїчній формі

• const AComplex operator+• (const AComplex& a, const AComplex&

b)• {• return AComplex(a.re()+b.re(), a.im()

+b.im());• }


41

Множення комплексних чисел

Мультиплікативні операції визначаємо як утиліти над комплексними числами в тригонометричній формі

• const TComplex operator*• (const TComplex& a, const TComplex&

b)• {• return TComplex(a.rho()*b.rho(), a.phi()

+b.phi());• }


42

Неявні перетворення комплексних чисел

• AComplex u(1,1);• TComplex t(1, 0,7853981633974);

• cout<<u+u<<u+t<<t+u<<t+t<<endl;• cout<<u*u<<u*t<<t*u<<t*t<<endl;


43

Інше додавання комплексних чисел

Адитивні операції визначаємо як методи комплексних чисел в алгебраїчній формі

• const AComplex AComplex ::operator+• (const AComplex& b) const• {• return AComplex(re()+b.re(), im()+b.im());• }

• Яке додавання краще?


44

Множення комплексних чисел

Мультиплікативні операції визначаємо методами комплексних чисел в тригонометричній формі

• const TComplex TComplex ::operator*• (const TComplex& b) const• {• return TComplex (rho()*b.rho(), phi()+b.phi());• }

• Яке множення краще?


45

Неявні перетворення комплексних чисел

• AComplex u(1,1);• TComplex t(1, 0,7853981633974);

• cout<<u+u<<u+t<<endl; // OK• // cout<<t+u<<t+t<<endl; ERROR

• //cout<<u*u<<u*t<<<<endl; ERROR• cout<<t*u<<t*t<<endl; // OK

*this не допускає неявних перетворень, тому що має тип [const] T * const


46

Несиметричність параметрів

“Несподівана” несиметричність в типах першого і другого параметру арифметичних операцій може служити серйозним аргументом на користь операцій-утиліт


47

Операції вводу/виводу

Реалізуються утиліти, тому що лише тип другого параметру визначається програмованим класом, тоді як тип першого аргументу належить класам вихідного або вхідного потоків

• ostream& operator<<(ostream &, const Complex &);

• istream& operator>>(istream &, Complex&);

Вправа. Визначте в класі Complex методи вводу і виводу


48

Інші програмовані операції

• Доступ за індексом• Адресування і розіменування• Виклик функції• Інкремент і декремент

служать підставою для важливих ідіом програмування: асоціативних масивів, інтелектуальних указників, функціональних обєктів

05 Operations And Utilities

Technology

Transcript of 05 Operations And Utilities