Le classi. Classi derivate

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1 Classi derivate È possibile esprimere proprietà comuni tra le classi? I concetti che sottendono alle definizioni delle classi, sono in relazione tra loro o sono in comune? struct studente { string name; int anno_iscrizione; int numero_matricola; vector<string> esami_sostenuti; struct studente_dottorato { studente sd; int ciclo_dottorato; vector <string> classi_dottorato; F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 213

2 Ma lo studente di dottorato non è uno studente con delle proprietà in più? Possiamo dire che uno studente di dottorato è uno studente con un po di informazioni associate in più? struct studente_dottorato: public studente { int ciclo_dottorato; vector <string> classi_dottorato; studente di dottorato è una classe derivata da studente. studente è una classe di base per studente di dottorato. Si dice che una classe derivata eredita le proprietà dalla sua base. Questa relazione è detta: ereditarietà F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 214

3 Potete immaginare la classe derivata come un oggetto che contiene un oggetto della classe base a cui sono state aggiunte alla fine le informazioni specifiche che le appartengono: struct studente { string name; int anno_iscrizione; int numero_matricola; vector<string> esami_sostenuti; Ereditarietà struct studente_dottorato { string name; int anno_iscrizione; int numero_matricola; vector<string> esami_sostenuti; int ciclo_dottorato; vector <string> classi_dottorato; F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 215

4 Usare una classe come base class equivale quindi a dichiarare un oggetto senza nome del tipo specifico: class studente; struct studente_dottorato: public studente { // può essere incluso in un header file E equivalente a creare in memoria un oggetto studente senza nome Ma c era bisogno di mettere su tutto questo giubbillero se io posso usare una classe in un altra dichiarandola come membro della classe? E.g. : struct studente_dottorato { studente sd; int ciclo_dottorato; vector <string> classi_dottorato; F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 216

5 Con l ereditarietà la classe derivate diventa un sottotipo della classe base. Può essere usata ogni volta che si usa la classe base: vector <studente *> altogether; void add_student( studente * s) { altogether.push_back(s); } int main(){ studente laurea; studente_dottorato dott; add_student(&laurea); add_student(&dott); return 0; } Uso uno studente_dottorato come se fosse uno studente (generico) F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 217

6 Non è vero il contrario. Devo fare un cast esplicito. int main(){ studente laurea; studente_dottorato dott; studente *ps=&dott; add_student(&laurea); add_student(&dott); std::cout << (studente_dottorato *)ps->ciclo_dottorato << endl; return 0; } Uso uno studente_dottorato come se fosse uno studente Voglio usare studente come fosse studente_dottorato. NON E PERMESSO!! Devo fare un cast esplicito Un oggetto della classe derivata può essere trattato come un oggetto della classe base manipolandolo attraverso puntatori e reference. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 218

7 Member functions Che succede alle member functions? Su qualidati(membri) possonoessereusate? Un membro di una classe derivata può usare tutti I membri dichiarati pubblici o protetti della sua classe di base proprio come se fossero stati dichiarati nella sua class definition. Un membro di una classe derivata non può usare I membri dichiarati privati della sua classe di base. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 219

8 protected Tutti i membri dichiarati come protetti possono essere utilizzati dalla classe e da tutte le sue classi derivate Per tutti le altre entità (funzioni, helper functions, altri oggetti, oggetti in cui vengono dichiarati come membri etc. etc. etc. ) saranno privati. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 220

9 È un membro privato class studente { della classe base private: string _name; int _anno_iscrizione; int _numero_matricola; vector<string> _esami_sostenuti; public: void SetName(string &s){ _name=s;} string GetName() {return _name;} class studente_dottorato :public studente { private: int _ciclo_dottorato; vector <string> _classi_dottorato; public: void SetName(string &s){ _name=s;} Dove ho sbagliato? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 221

10 class studente { private: protected: string _name; private: int _anno_iscrizione; int _numero_matricola; vector<string> _esami_sostenuti; public: void SetName(string &s){ _name=s;} string GetName() {return _name;} class studente_dottorato :public studente { private: int _ciclo_dottorato; vector <string> _classi_dottorato; public: void SetName(string &s){ _name=s;} Devo dichiararlo protetto F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 222

11 class studente { private: string _name; int _anno_iscrizione; int _numero_matricola; vector<string> _esami_sostenuti; public: void SetName(string &s){ _name=s;} string GetName() {return _name;} class studente_dottorato :public studente { private: int _ciclo_dottorato; vector <string> _classi_dottorato; public: void SetName(string &s){_name=s;} Usare le member functions della classe base { SetName(s);} Sicuri che funzioni? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 223

12 class studente { private: string _name; int _anno_iscrizione; int _numero_matricola; vector<string> _esami_sostenuti; public: void SetName(string &s){ _name=s;} string GetName() {return _name;} Adesso funziona class studente_dottorato :public studente { private: In caso di ambiguità, specifico int _ciclo_dottorato; la classe (namespace) di cui fa vector <string> _classi_dottorato; parte il metodo che voglio usare public: void SetName(string &s){studente::setname(s);} F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 224

13 Costruttori e distruttori Che succede? Come si comportano? Se una classe base ha costruttori (quindi necessita di una inizializzazione) questi devono essere esplicitamente invocati con I parametri adatti. class studente { public: studente(string &s= none ): _name(s), {} class studente_dottorato : public studente{ public: studente_dottorato(string &s= none, ): studente(s), _anno_dottorato(0) { } F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 225

14 Gli oggetti sono costruiti dal basso vesto l alto (bottom up) Prima vengono costruiti gli oggetti delle classi base Poi I membri E poi la classe derivata Gli oggetti vengono distrutti nell ordine inverso I costruttori non sono mai ereditati F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 226

15 Copia Poichè la classe base non conosce niente della classe derivata, solo la parte della classe base verrà copiata nella copia di una classe derivata usata come classe base: void f(const studente_dottorato &s){ studente laurea=s; } Stessa cosa succede nelle assegnazioni: void f(const studente_dottorato &s){ studente laurea; laurea=s; } Anche gli operatori di assegnazione non vengono ereditati F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 227

16 Virtual functions Come facciamo ad essere sicuri che vengno usate le member functions delle classi corrette? void Print_it( const studente &s) { s.print(); } int main(){ studente a( Francesco ); studente_dottorato b( Cafagna,1); Print_it(a); Print_it(b); return 0; } Quale Print() verrà invocato? Quello di studente o di studente_dottorato? Se venisse invocato quello di studente mi perderei le informazioni sulle sue attività di dottorato F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 228

17 Virtual functions Il problema di assegnare le member functions alla classe corretta può essere evitato dichiarando una member function come virtuale: virtual return_type name(parameter_list); la dichiarazione di virtuale indica che il nome della funzione si comporta come una interfaccia tra la funzione definita nella classe base e quella definita nella classe derivata. Per questo gli argomenti delle due definizioni, nonchè I tipi di ritorno, devono essere gli stessi nelle due definizioni. Di solito I membri virtuali vengono detti method F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 229

18 class studente { private: public: string _name; int _anno_iscrizione; int _numero_matricola; vector<string> _esami_sostenuti; void SetName(string &s){ _name=s;} string GetName() {return _name;} virtual void Print(){ } class studente_dottorato :public studente { private: int _ciclo_dottorato; vector <string> _classi_dottorato; public: void SetName(string &s){studente::setname(s);} void Print(){; studente::print();} virtual segnala al compilatore che la member function potrebbe essere ridefinita nella classe derivata come infatti succede F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 230

19 void print_all(const vector<studente *> &vs){ for(vector<studente *>::const_iterator p=vs.begin(); p!=vs.end();++p) (*p)->print(); } int main(){ Studente laure; Studente_dottorato dot; Vector<studente *> vs; Fill_vs(laure,vs); Fill_vs(dot,vs); Print_all(vs); } Quando verrà passato un studente_dottorato verrà invocato il Print di studente_dottorato Passo uno studente, userà studente::print() Passo studente_dottorato come se fosse uno studente ma userà studente_dottorato::print() F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 231

20 Virtual destructors Che succede se provo a distruggere un oggetto di una classe derivata attraverso un puntatore alla sua classe base? void Print_it( const studente &s) { s.print(); } int main(){ studente a( Francesco ); studente_dottorato *b= new studente_dottorato b( Cafagna,1); Print_it(a); Print_it(*b); delete b; return 0; } Uso uo studente_dottorato come fosse uno studente Chi viene cancellato lo studente o lo studente_dottorato? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 232

21 Virtual destructors Il distruttore della classe base: studente, non conosce le dimensioni della classe derivata: studente_dottorato, quindi non potrà distruggere la classe derivata. Per farlo bisogna dichiarare virtual il distruttore della classe base. La presenza di un distruttore virtual nella classe base assicura che ciascuna classe derivata venga fornita di un distruttore, anche se questo non è stato esplicitamente dichiarato. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 233

22 Metodi astratti Ma se la classe descrive oggetti generali che potrebbero avere delle funzionalita che hanno una corrispondenza solo in un oggetto reale? Per esempio: class writable { private: ofstream * ofile; public: void SetFile(ofstream * of){ ofile=of;} ofstream GetFile() const { return *of;} virtual void Write(); class studente: public writable{ La classe writable sa come usare Write? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 234

23 Metodi astratti La classe writable descrive un oggetti generali e non sa come definire il Write(). L autore della classe writable non sa cosa deve fare nella vita il Write(). Attenzione, i metodi virtuali devono essere definiti. Quindi Write() deve essere definita vuota: virtual void Write(){ class writable { private: ofstream * ofile; public: void SetFile(ofstream * of){ ofile=of;} ofstream GetFile() const { return *of;} virtual void Write(){ class studente: public writable{ Potrebbe funzionare dato che in studente dovrei aver definito Write(). Ma se io mi dimenticassi di aggiungere Write() nella mia classe derivata? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 235

24 Metodi astratti Posso dichiarare dei metodi,i.e. delle member functions virtuali, come astratti e far si che vengano obligatoriamente definiti nella classe derivata assegnando il valore 0 al metodo. class writable { private: ofstream * ofile; public: void SetFile(ofstream * of){ ofile=of;} ofstream GetFile() const { return *of;} virtual void Write()=0; class studente: public writable{ In questo modo sono obbligato a provvedere la member function Write() nella mia classe derivata. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 236

25 Abstract Classes Ma se la classe descrive oggetti completamente astratti che non hanno una corrispondenza in un oggetto reale? In questo caso tutti i suoi metodi saranno astratti e la classe stessa verrà detta astratta. Nel nostro caso Writable e una classe astratta. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 237

26 Ereditarietà Multipla Il nostro studente_dottorato è uno studente. Il nostro studente_dottorato è anche un oggetto che vorrei scrivere in un file, quindi un writable. Come faccio a renderlo sia studente che writable? Posso fargli ereditare entrambe le classi: class studente_dottorato: public studente, public writable { Posso ereditare più di una classe elencando le classi base separate da virgole potevo anche far ereditare Writable a studente class studente: public writable { // ricordati di scrivere Write class studente_dottorato: public studente { // Speriamo che studente abbia un Write astratto o almeno virtuale F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 238

27 Funzionalità avanzate: S(T)L Il C++ viene fornito con una Standard Library. la Standard Library viene definita nel namespace std, e contiene strumenti per: Run-time language support (typeid, memory operation, etc.) La C standard library (printf, scanf, etc. ) Stringhe e I/O streams (string, cout, cin, etc.) Supporto per calcolo numerico (complex, etc.) Contenitori (Containers) ed algoritmi che li utilizzano (vector, list, map, iterator, for_each, etc.) Utilizza pesantemente I templates F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 239

28 Funzionalità avanzate: S(T)L Abbiamo già usato la libreria per I/O: iostream cout: definisce un output per ogni tipo; cin: definisce un input per ogni tipo; Si specializza per I/O su file usando: fstream,ofstream, ifstream Su stringhe: sstream, istringstream, ostringstream Contenitori: vector : array dinamico. Non ha dimensione fissa. Templates. vector <int> caf; for(int a=0;a<10;++a){ caf.push_back(a); } std::cout << Dim. : << caf.size() << std::endl; Templates Dinamico. Cresce alla bisogna Chiedo al vector le dimensioni F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 240

29 Funzionalità avanzate: S(T)L Contenitori È possibile navigare in un vettore usando l operatore: [] vector<pere> kayser; for(int i=0; i< kayser.size(); ++i) do_nothing(kayser[i]); È possibile navigare in un vettore usando degli: iteratori. Oggetti che sanno come spostarsi in un vettore: vector<pere> kayser; for(vector<pere>::const_iterator i=kayser.begins(); i!= kayser.end(); ++i) do_nothing(*i); Gli iteratori forniscono il puntatore all oggetto contenuto nel container. Possono essere const in modo da non modificare l oggetto a cui puntano. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 241

30 Funzionalità avanzate: S(T)L Contenitori I contenitori delle STL sono di due tipi: sequenziali ed associativi vector è sequenziale, i.e. lo uso come una lista o una coda di oggetti Un contenitore associativo associa ad una chiave un valore. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 242

31 Funzionalità avanzate: S(T)L Contenitori Per esempio, il campo di un database ha un nome, ovvero una chiave, contiene un dato, ovvero un valore. field( nome )-> Francesco Associo alla chiave nome il valore Francesco field( anno di nascita )->2008 Associo alla chiave anno di nascita il valore 2008 Un contenitore associativo molto usato e la: map Come per il vector devo specificare, attraverso il meccanismo del template, il tipo da usare per la chiave ed il tipo da usare per il valore F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 243

32 Funzionalità avanzate: S(T)L Contenitori Per esempio: map<string, int> anno; Nella map verrà salvata una coppia, pair, di chiave e valore. Per assegnare i valori ad una chiave si usa l operatore: [] anno[ anno di nascita ]=2008; Se la coppia corrispondente alla chiave passata all operatore non esiste, questa viene creata. Per accedere alle coppie chiave valore, di solito si usa l iteratore F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 244

33 Funzionalità avanzate: S(T)L Stringstream Supponiamo di avere una variabile di un certo tipo e di avere la necessità di scriverla in una stringa. Per esempio abbiamo l id di studente e vogliamo scriverlo in una stringa che verrà poi fornita ad uno stream di output. Nel C avremmo usato le funzioni: s(n)printf (definite in stdio.h). Le stesse funzioni sono usate presenti nel C++ ma definite in cstdio. Per caso c è qualche cosa di equivalente nelle STL? F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 245

34 Funzionalità avanzate: S(T)L Stringstream Si. Gli oggetti di tipo: stringstream. Anche questi oggetti sono classi derivate della classe: ios. Sono dichiarati nell header file: sstream Sono in tutto equivalenti agli iostream o fstream ma invece di scrivere o leggere da un file o lo standard output/input, definiscono le operazioni di streaming ( <<, >>) su una string. F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 246

35 Funzionalità avanzate: S(T)L Stringstream In pratica hanno una stringa come data member che può essere inizializzata nel creatore e venire scritta e letta attraverso gli operatori di streaming ( <<, >>). Alla stringa si può accedere attraverso la member function: str(). #include <sstream> std::stringstream t, f( Anno di nascita: ); int a=2008; double c=.99; t << Percentuale di calvizie: ; f <<a; t << c*100. << % ; std::cout << t.str() << std::endl; std::cout << f.str() << std::endl; F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 247

36 Funzionalità avanzate: S(T)L Stringstream #include <sstream> std::stringstream t, f( Anno di nascita: 2008 ); t << Percentuale di calvizie 99. % ; int a; double c; string j; t >> j >> j >> j >> c; f >> j >> j >> j >> a; std::cout << L individuo e nato nel: << a; If(c>>90.) std::cout << ed e calvo! << std::endl; Ricordate che gli operatori di streaming accettano dati fino a che non trovano lo spazio o il ritorno carrello ( invio ). F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 248

37 Funzionalità avanzate: S(T)L stream Naturalmente ereditano tutti I metodi o le member functions degli stream. Di solito quelle più usate: bool eof(), vero se si è raggiunti l End Of File; bool good(),vero se lo stato dello stream è valido per I/O; bool fail(), vero se i bit di errore o di stato non valido sono asseriti. istream & getline(string &s, streamsize n, [char delimiter]) int get() ; istream& get ( char& c ); istream& get ( char* s, streamsize n ) ; istream& get ( char* s, streamsize n, char delim ); istream& get ( streambuf& sb); istream& get ( streambuf& sb, char delim ) ; Gli operatori di streaming ( <<, >>); L operatore!, equivalente a fail() ; F.S. Cafagna, Linguaggi di programmazione avanzati: C++, XXIII ciclo 249