Derivazione di Classi

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1 Derivazione di Classi Lezione 14 Derivazione di Classi Il meccanismo della derivazione di classi implementa l operazione di ereditarietà della programmazione ad oggetti La classe derivata può utilizzare tutti i dati ed i metodi non privati della classe base come propri elementi non c è bisogno di riscrivere i metodi ereditati dalla classe base, a meno che non debbano essere modificati Il livello di accesso di un membro della classe può essere privato, pubblico e protetto i membri protetti non sono visibili dall esterno della classe ma sono ereditabili

2 Definizione di una Classe Derivata La definizione di una classe derivata richiede la specifica del nome delle classi da cui devono essere ereditati dati e metodi. All interno della classe devono essere definiti i membri aggiuntivi class Window : public Video { protected: short origine_x, origine_y; public: void trasla(int, int); // nuovo metodo char dammi(int, int); // ridefinizione 2 Costruzione di Nuovi Tipi per Composizione Avremmo potuto anche definire la classe Window come contenente un oggetto Video class Window2 { Video V; short origine_x, origine_y; public: Window2 W; // la larghezza della finestra è contenutra in W.V.larghezza

3 Esempio Dichiarazione del template di classe list di LEDA class dlink; class dlist { dlink* h; dlink* t; int count;. template <class T> class list : public dlist { 4 Derivazione Singola e Multipla Ogni classe può specificare una o più classi base da cui ereditare dati e metodi L insieme delle classi e le relazioni di derivazione formano un grafo di derivazione se ogni classe ha una sola classe base il grafo è un albero se le classi hanno più classi base il grafo è un DAG il grafo di derivazione non può mai contenere cicli Ogni classe del grafo contiene tutti gli elementi che sono comuni a tutte le sue classi derivate

4 Esempio Derivazione Singola figura poligono cerchio quadrato rombo rettangolo 6 Esempio Derivazione Multipla Estinzione Erbivoro AnimaleZoo Uccello Orso Pesce Felino Panda OrsoBianco Grizzly Yoghi

5 Definizione di una Classe Base I membri della classe base rappresentano Insieme delle operazioni supportate da tutte le classi derivate L utente opererà solo sull interfaccia della classe base Se l implementazione dipende dalla classe derivata la funzione è dichiarata virtuale (virtual ) Insieme dei dati comuni a tutte le classi derivate Evita di replicare le definizioni in ciascuna classe derivata Se le classi derivate devono accedere ad un membro dato è dichiarato protected 8 Esempio Definizione AnimaleZoo class AnimaleZoo { public: AnimaleZoo(char*, char*, short); ~AnimaleZoo(); virtual void disegna(); void localizza(); void informa(); protected: char* nome; char* file; short gabbia; short cont;

6 Definizione della classe Poligono Tutti i tipi di poligoni hanno in comune tre metodi Calcolo del perimetro Settaggio del colore di sfondo e di quello del bordo L implementazione dei metodi per il calcolo dell area e il disegno del poligono dipendono dal tipo della poligono Ogni poligono è rappresentato da Lista dei vertici Colore di sfondo Colore del bordo 10 Interfaccia Pubblica di Poligono class Poligono { public: Poligono(); Poligono(int N, vector<punto>&); // Crea un poligono con N lati memorizzati nel vettore virtual double area() const; double perimentro() const; void setta_sfondo(colore); // Non implementato void setta_bordo(colore) // Non implementato virtual void disegna() const; // Non implementato

7 Rappresentazione Poligono class Poligono { protected: int _numlati; vector<punto> _vertici; color _sfondo; color _bordo; _lunghezza(const Punto&, const Punto&); 12 Definizione metodo: perimetro double Poligono::perimetro() const { double ris=0.0; for(int i=0; i<_numlati; i++) ris += _lunghezza(_punti[i], _punti[(i+1) % _numlati]); return ris; }

8 Definizione di una Classe Derivata La definizione di una classe derivata richiede la specifica del nome delle classi da cui devono essere ereditati dati e metodi All interno della classe devono essere definiti I membri aggiuntivi I metodi che devono essere modificati 14 Classi Derivate da Poligono class Quadrato : public Poligono { public: void disegna(); double area(); double Quadrato::area() { double _lato = _lunghezza(_vertici[0], _vertici[1]); } return _lato * _lato; class Rettangolo : public Poligono { public: void disegna(); double area(); protected: double _altezza, larghezza; double Rettangolo::area() { return _altezza * _larghezza; }

9 Accesso ai Membri Ereditati Un oggetto di una classe derivata contiene un sottooggetto della sua classe base Contiene tutti i membri non-static della classe base La classe derivata può accedere ai dati non privati della classe base come se fossero propri membri I dati privati sono presenti ma non visibili Il compilatore segnala un accesso illegale Quadrato *q; q area(); q perimetro(); // accede a Quadrato::area() // accede a Poligono::perimetro() 16 Accesso con Operatore di Scope I membri ereditati continuano a far parte di un oggetto della classe base e possono essere anche referenziati tramite l operatore di scope :: q Poligono::perimetro(); L operatore di visibilità è necessario quando il membro ereditato è stato ridefinito nella classe derivata quando la classe eredita da classi base diverse membri con lo stesso nome

10 Accesso ai Membri Protetti della Classe Base Un oggetto di una classe derivata può accedere solo ai membri protetti del suo sotto-oggetto della classe base Rispetto ad altri oggetti della classe base si comporta come un oggetto esterno (non può accedere alla parte protetta) bool Quadrato::ConfrontaLati(const Poligono* pp) { int MieiLati = _NumLati; int SuoiLati = pp _NumLati; // ERRORE, accesso a dato protected // Versione corretta: SuoiLati = pp GetLati(); return (MieiLati == SuoiLati ); } /* ConfrontaLati e GetLati dovrebbero essere definite nelle classi Poligono e Quadrato */ 18 Derivazione ed Amicizia Una funzione amica di una classe B ha privilegio di accesso anche ai membri di B ereditati da altre classi class AnimaleZoo { friend void prezzo(animalezoo&); int valore; void prezzo(animalezoo& a) { Orso tmp; tmp.valore; // legale tmp.eta; // illegale } class Orso : public AnimaleZoo { int eta;

11 Derivazione ed Amicizia La relazione di amicizia non è transitiva gli amici degli amici non sono miei amici class AnimaleZoo { friend void prezzo(animalezoo&); class Primati : public AnimaleZoo { friend class AnimaleZoo; friend void capacitaparola(primati&); La funzione prezzo non può accedere ai dati privati di Primati La funzione capacitaparola non può accedere ai membri privati della classe base AnimaleZoo 20 Inizializzazione delle Classi Derivate Un oggetto di una classe derivata contiene sottooggetti ereditati dalle sue classi base Questi sotto-oggetti sono inizializzati dai loro costruttori L inizializzazione di un oggetto della classe derivata avviene in tre passi. Sono invocati: 1. I costruttori delle classi base, per inizializzare i sotto-oggetti ereditati 2. I costruttori delle classi membro definiti nella classe 1. Questo accade quando un dato membro è di tipo classe 3. Il costruttore della classe derivata

12 Inizializzazione delle Classi Derivate Gli argomenti da passare ai costruttori delle classi base sono indicati nella lista di inizializzazione Il sotto-oggetto viene identificato tramite il nome della classe base I costruttori delle classi base sono chiamati nell ordine in cui le classi sono specificate nella lista di derivazione Quadrato::Quadrato(const double lato): Poligono(lato,4) { Il costruttore di Quadrato non deve inizializzare i dati ereditati da Poligono: Non si potrebbe modificare la classe Poligono senza modificare anche il codice di Quadrato 22 Costruttori Classe Poligono class Poligono { public: Poligono(); protected: Poligono(const vector<punto> &); Poligono(double L, int N) // crea un poligono di N lati lunghi L Poligono::Poligono() : _NumLati(0), _vertici(), _Sfondo(Bianco), _Bordo(Nero) { } Poligono::Poligono(double val, int lati) : _NumLati(lati), _vertici(lati), _Sfondo(Rosso), _Bordo(Azzurro) { // calcola vertici } Poligono::Poligono(const vector<punto> & pol) : _vertici(pol), _Sfondo(Verde), _Bordo(Giallo) {_NumLati=pol.size(); }

13 Costruttori Classi Derivate class Rettangolo { public: Rettangolo(); Rettangolo (double, double, vector<punto>&); Rettangolo::Rettangolo () {_altezza = _larghezza = 0;} Rettangolo::Rettangolo (double d1, double d2, vector<punto>& v) : Poligono(v) { _altezza = d1; _larghezza = d2; } 24 Costruttori per Copia di Classi Derivate Un oggetto di una classe derivata può essere inizializzato per copia anche se non esiste la versione del costruttore per copia il costruttore di default inizializza membro a membro l inizializzazione delle parti ereditate dalle classi base è fatta dai costruttori per copia delle classi base i costruttori sono chiamati nell ordine in cui sono specificate le classi base nella lista di derivazione Se la classe contiene la propria versione del costruttore per copia questo costruttore dovrà assegnare i valori ai dati ereditati dalle classi base (inizializzate per default) Analogo per l assegnamento

14 Distruttori Classi Derivate Quando un oggetto di una classe derivata termina il suo tempo di vita deve essere distrutto Il compilatore invoca automaticamente i distruttori dei membri e delle classi base Non c è bisogno di invocare esplicitamente questi distruttori 26 Esempio: la Classe Panda Consideriamo come viene inizializzato un oggetto di tipo Panda chiama il costruttore di AnimaleZoo chiama il costruttore di Orso chiama il costruttore di Erbivoro chiama il costruttore di Estinzione chiama il costruttore di Panda per assegnare valori agli elementi specifici di Panda Le chiamate ai distruttori sono in ordine inverso

15 Livello di Accesso della Derivazione Ogni derivazione ha un livello di accesso che può essere public, private o protected Il livello di accesso determina la visibilità dei membri ereditati all interno della classe derivata Ogni membro non privato della classe base ha il livello di accesso più restrittivo tra quello che aveva nella classe base e quello della derivazione Derivazione public: ogni elemento ereditato conserva il livello di accesso della classe base Derivazione protected: tutti i membri ereditati sono protected Derivazione private: tutti i membri ereditati sono private 28 Derivazione Pubblica Una derivazione public implementa una relazione di specializzazione (isa) tutti i metodi pubblici della classe base fanno parte dell interfaccia pubblica della classe derivata è possibile convertire un oggetto della classe derivata nella classe base La derivazione pubblica è usata per ereditare l interfaccia pubblica della classe base La classe derivata può essere utilizzata allo stesso modo delle classi basi, più altri modi specifici

16 Derivazione Privata Una derivazione private implementa una relazione di contenimento (hasa) Nessun membro pubblico della classe base fa parte dell interfaccia pubblica della classe derivata per convertire un oggetto della classe derivata nella classe base serve un cast La derivazione privata è usata per ereditare l implementazione della classe base La classe derivata contiene tutti i membri non privati della classe base Possibile ottenere lo stesso risultato inserendo nella classe derivata un membro dato della classe base (contenimento) 30 Eccezioni della Derivazione E possibile specificare per un membro ereditato un livello di accesso diverso da quello definito dalle regole standard consentire che un metodo di una classe ereditata privatamente sia public Non è possibile assegnare ad un membro un livello di accesso più permissivo di quello che aveva nella classe base template <class T> class Stack : private Array<T> { public: Array<T>::lenght; // la funzione lenght di Array<T> è public

17 Conversioni Standard e Derivazioni Ogni oggetto, riferimento o puntatore ad una classe derivata può essere convertito in un oggetto, riferimento o puntatore ad una delle sue classi base void ruota(const Poligono&); rettangolo q(10, 20); ruota(q); // accede solo ai dati ereditati da Poligono Ogni puntatore ad un membro di una classe base può essere convertito in un puntatore ad un membro di una classe derivata pubblicamente 32 Risoluzione dei Nomi in una Gerarchia di Classi Il campo di visibilità di una classe derivata è contenuto nei campi di visibilità delle sue classi base Risoluzione dell identificatore prova contenuto nella funzione Panda::letargo() cerca nel campo di visibilità di Panda::letargo cerca nel campo di visibilità di Panda cerca contemporaneamente nel campo di visibilità di Orso, Erbivoro ed Estinzione cerca nel campo di visibilità di AnimaleZoo cerca nel campo di visibilità globale Se trova più soluzioni contemporaneamente da errore di ambiguità

18 Ereditarietà di Operatori Una classe derivata eredita tutti i metodi della sua classe base tranne i costruttori, il distruttore e l operatore di assegnamento Non è possibile sovrapporre all operatore ereditato dalla classe base una versione locale alla classe derivata, anche se ha firma differente il nome dell operatore è risolto sulla base dei campi di visibilità, senza tener conto dei tipi