Definizione di classi

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1 Corso di Programmazione e Metodi Numerici Ingegneria Aerospaziale BAER Domenico Daniele Bloisi

2 Docenti Metodi Numerici prof. Vittoria Bruni Programmazione prof. Domenico Daniele Bloisi Sito del corso Nota: %7E corrisponde alla tilde ~ Pagina 2

3 Orario delle Lezioni Lunedì Martedì Giovedì Venerdì Aula 15, Via Scarpa 14 Pagina 3

4 Informazioni Generali Ing. Domenico Daniele Bloisi, PhD Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e Gestionale Via Ariosto 25 (adiacente Piazza Dante, A fermate Manzoni, Vittorio Emanuele, Tram 3 fermata via Labicana) mailto:bloisi@dis.uniroma1.it Pagina 4

5 Ricevimento Martedì DIS via Ariosto 25 Aula docenti adiacente aula A4 Si consiglia di inviare una per conferma e di controllare preventivamente la bacheca degli avvisi Pagina 5

6 Sommario Modularizzazione e astrazione Metodi e variabili di istanza Controllo di accesso Creazione dinamica di oggetti Ridefinizione degli operatori Progettazione di classi Ereditarietà Overriding dei metodi e polimorfismo Pagina 6

7 Modularizzazione Il programma deve essere strutturato in parti autonome dette moduli. I vari moduli devono essere legati tra loro attraverso relazioni precise. Modulo di lettura immagini Modulo di elaborazione immagini Pagina 7

8 Modulo Un modulo è caratterizzato da: servizi esportati ai clienti (altri moduli che ne fanno uso) interfaccia, cioè la modalità con cui tali servizi sono esportati servizi importati, cioè i servizi di cui il modulo è cliente struttura interna, cioè come esso è realizzato (che non è di interesse per i clienti). Pagina 8

9 Astrazione sulle operazioni Ci si concentra sul "cosa" una data funzione deve fare e non sul "come" fa ciò che deve fare. Una funzione, vista come modulo, è caratterizzata da: Interfaccia Struttura interna Pagina 9

10 Astrazione su oggetti L'astrazione sugli oggetti si realizza raggruppando oggetti simili (con le stesse proprietà) in classi stabilendo le proprietà rilevanti degli oggetti Pagina 10

11 Classi Una classe, vista come modulo, è caratterizzata da: servizi esportati: "cosa" essa consente di realizzare; interfaccia: l'intestazione dei metodi che consentono di accedere ai servizi offerti dalla classe; servizi importati: altri metodi o classi utilizzate per realizzare la classe struttura interna: codice che descrive "come" viene implementato il "cosa" che la classe realizza Pagina 11

12 Struttura di una classe In C++ la definizione di una classe è caratterizzata da: il nome della classe che identifica la classe stessa (che quindi identifica il tipo delle sue istanze) variabili di istanza (detti anche campi dati) che consentono di memorizzare dati negli oggetti metodi (detti anche campi operazione), cioè metodi degli oggetti della classe che consentono di specificare le operazioni utilizzabili sugli oggetti della classe. Pagina 12

13 Definizione di una classe Sintassi class Nome { campo-1... campo-n }; Pagina 13

14 Sintassi Nome è il nome della classe campo-1... campo-n sono i campi della classe che ne rappresentano le proprietà. Ciascun campo-i può essere un campo dati o un campo operazione: un campo dati (o variabile di istanza) è una dichiarazione di variabile un campo operazione (o metodo) è una definizione di metodo (analoga alla definizione di funzione) ; al termine del blocco di definizione della classe è necessario aggiungere il carattere ;. Pagina 14

15 Semantica Definisce una classe. I campi dati (o variabili d'istanza) servono a rappresentare la struttura interna degli oggetti appartenenti alla classe. I campi operazione (o metodi) servono a realizzare le funzionalità della classe. Pagina 15

16 Esempio di definizione di una classe Specifica Si vuole realizzare una classe per rappresentare persone. Le proprietà di interesse per gli oggetti persona sono il nome, definito una volta per tutte, la residenza e l età che, invece, possono cambiare. Pagina 16

17 La classe Persona class Persona { public: // accesso pubblico // variabili di istanza (campi dati) string nome; string residenza; int eta; // metodi (campi operazione) string getnome() { return nome; } string getresidenza() { return residenza; } int geteta() { return eta; } void setresidenza(string nuovaresidenza) { residenza = nuovaresidenza; } void seteta(int nuovaeta) { eta = nuovaeta; } }; Pagina 17

18 Definizione della classe Persona La definizione della classe Persona è composta dai seguenti elementi: Il nome della classe, cioè Persona. Tre campi dati (o variabili di istanza) di tipo string e int, rispettivamente nome, residenza ed età. Cinque campi operazione, ciascuno costituito dalla definizione di un metodo, rispettivamente getnome, getresidenza, geteta, setresidenza e seteta. La parola chiave public specifica che i campi sono pubblici (vedi dopo). Pagina 18

19 Uso della classe Persona p; p.nome = "Antonio"; p.residenza = "Roma"; p.eta = 30; cout << "nome: " << p.getnome() << endl; cout << "residenza: " << p.getresidenza() << endl; cout << "eta: " << p.geteta() << endl; p.setresidenza("milano"); p.seteta(p.geteta()+1); cout << "nome: " << p.getnome() << endl; cout << "residenza: " << p.getresidenza() << endl; cout << "eta: " << p.geteta() << endl; Pagina 19

20 Variabili di istanza Le variabili di istanza sono associate ai singoli oggetti e non all intera classe. Cioè ogni oggetto ha le sue variabili di istanza. Due oggetti distinti hanno variabili di istanza distinte. Le variabili di istanza sono visibili a tutti i metodi della classe. Esse si riferiscono sempre all oggetto di invocazione. Pagina 20

21 Variabili di istanza Le variabili di istanza restano allocate all oggetto fino a quando questo rimane in vita. Se l oggetto è allocato staticamente, il suo tempo di vita coincide con quello del modulo in cui è dichiarata la variabile. Nel caso in cui la variabile sia allocata dinamicamente, l oggetto rimane in vita fino a quando non viene esplicitamente rilasciato. Pagina 21

22 Nascondere l'implementazione Information hiding: separazione tra implementazione ed uso di una classe separare la definizione dall'implementazione (nomefile.h, nomefile.cpp) utilizzare il modificatore di accesso private per tutti i campi dati uno o più metodi costruttori Pagina 22

23 Persona.h #include <string> using std::string; class Persona { private: string nome; // nome string residenza; // residenza int eta; // eta public: // costruttori Persona(string n, string r, int a); Persona(string n, int a); // metodi selezione string getnome(); string getresidenza(); int geteta(); // metodi modifica void setresidenza(string r); void seteta(int e); }; Pagina 23

24 Variabili di istanza private Per implementare l'information hiding è necessario dichiarare privati i campi dati. In questo modo, p.nome = "Antonio"; p.residenza = "Roma"; p.eta = 30; generano errori sintattici. Pagina 24

25 Definizione di metodi costruttore Sintassi intestazione blocco intestazione è l'intestazione del costruttore ed ha la seguente forma: nomeclasse(parametriformali) dove nomeclasse è il nome della classe del costruttore; parametriformali come per le funzioni blocco come per le funzioni. Pagina 25

26 Semantica Definisce un costruttore per la classe specificata. Il numero di argomenti differenzia i costruttori, quindi si ha una situazione di overloading. Pagina 26

27 Esempi // costruttore con tre argomenti Persona(string n, string r, int e) { nome = n; residenza = r; eta = e; } // costruttore con due argomenti Persona(string n, int e) { nome = n; residenza = "SCONOSCIUTA"; eta = e; } Pagina 27

28 Costruttore standard Nel caso di dichiarazioni di oggetti per classi che non hanno dichiarazioni di costruttori, si può usare il cosiddetto costruttore standard Nota: il costruttore standard viene automaticamente inibito dal compilatore a fronte della dichiarazione di un qualsiasi costruttore da parte del programmatore. Pagina 28

29 Definizione di metodi distruttori In C++ è possibile definire anche dei metodi distruttori che vengono invocati al momento della deallocazione dell'oggetto. ~nomeclasse() blocco Pagina 29

30 Implementazione dei metodi L'implementazione dei metodi è separata ed avviene di norma in un file.cpp Nota 1: nella specifica dei metodi è necessario utilizzare l operatore ::, preceduto dal nome della classe. Nota 2: è importante che i costruttori siano dichiarati come campi pubblici della classe; se fossero dichiarati privati, qualsiasi tentativo di creare oggetti della classe genererebbe un errore. Pagina 30

31 Esempi in Persona.cpp Persona::Persona(string n, string r, int a) { nome = n; residenza = r; eta = a; } int Persona::getEta() { return eta; } void Persona::setEta(int a) { eta = a; } Pagina 31

32 Definizione di metodi const Il modificatore const può essere usato anche per definire che un metodo non modica lo stato (ovvero le variabili di istanza) dell'oggetto. class Persona {... // metodi selezione string getnome() const; string getresidenza() const; int geteta() const;... }; Pagina 32

33 Passaggio di parametri per riferimento costante void setresidenza(const string &r); Nota: l'introduzione del modificatore const non cambia l'implementazione dei metodi, ma solo la loro intestazione. Pagina 33

34 Risultato definito come un riferimento costante const string &getnome() const; Attenzione: il passaggio di riferimenti non costanti a variabili di istanza all esterno della classe è pericoloso, in quanto consente modifiche all esterno non controllabili dai metodi della classe. Pagina 34

35 Compilazione e uso di classi definite in più file includere la definizione della classe (ad esempio, nomefileclasse.h) nel cliente; compilare anche il file contenente l'implementazione della classe Esempio g++ -o nomeeseguibile nomefileclasse.cpp clienteclasse.cpp Pagina 35

36 Esempio #include <iostream> #include <cstdlib> #include "Persona.h" using namespace std; int main () { Persona p("luigi", "Roma", 30); cout << "nome: " << p.getnome() << endl; cout << "residenza: " << p.getresidenza() << endl; cout << "eta\': " << p.geteta() << endl; p.setresidenza("milano"); p.seteta(p.geteta()+1); cout << "nome: " << p.getnome() << endl; cout << "residenza: " << p.getresidenza() << endl; cout << "eta : " << p.geteta() << endl; return EXIT_SUCCESS; } Pagina 36