Introduzione a C++11. EuRoC. IAS-Lab

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1 Introduzione a EuRoC

2 - File: interfaccia + implementazione Interfaccia (header) #include <color.h> class Square public: void setcolor (Color color); Color getcolor () const; private: Color m_color = blue; }; include/square.h PUBBLICO Implementazione src/square.cpp #include <square.h> void Square::setColor (Color color) m_color = color; } Color Square::getColor () const return m_color; } PRIVATO

3 - File: solo interfaccia Interfaccia (header) include/square.h include/square.h #include <color.h> class Square public: Color getcolor () const return m_color; } void setcolor (Color color) m_color = color; } private: Color m_color = blue; };

4 - Differenze - Pro e contro Pro Interfaccia + implementazione Contro PREFERIBILE Codice più leggibile Più veloce a compilare Ci sono casi in cui non è possibile (template) Pro Solo interfaccia Contro QUANDO SAPRETE BENE COSA STATE FACENDO Codice più ottimizzabile Più lento a compilare Codice meno leggibile

5 - File: importante!! Interfaccia (header) include/shape/square.h #ifndef SHAPE_SQUARE_H_ #define SHAPE_SQUARE_H_ #include <color.h> namespace shape class Square // fa qualcosa }; } // namespace shape Guardie: altrimenti non compila Namespace: per evitare la duplicazione dei nomi #endif // SHAPE_SQUARE_H_

6 - File: importante!! Interfaccia (header) include/shape/square.h #ifndef SHAPE_SQUARE_H_ #define SHAPE_SQUARE_H_ #include <color.h> namespace shape class Square // fa qualcosa }; } // namespace shape #endif // SHAPE_SQUARE_H_ Implementazione src/shape/square.cpp #include <shape/square.h> namespace shape void Square::setColor (Color color) m_color = color; } // altri metodi } // namespace shape

7 - File: importante!! I file possono avere qualsiasi nome e percorso ANARCHIA

8 - File: importante!! I file possono avere qualsiasi nome e percorso ANARCHIA Per una classe di nome NomeClasse all'interno del namespace un_namespace usare sempre: include/un_namespace/nome_classe.h src/un_namespace/nome_classe.cpp DITTATURA

9 Filippo Basso Java vs - Puntatori In Java tutti gli oggetti sono in realtà puntatori ad oggetti, in no!! Java Square a = new Square(); Square b = new Square(); a.setcolor(yellow); b.setcolor(red); a = b; a.setcolor(blue); b.getcolor() == blue auto a = Square(); auto b = Square(); a.setcolor(yellow); b.setcolor(red); a = b; a.setcolor(blue); b.getcolor() == red

10 C++ - Puntatori C++ Square a = Square(); Square * b = new Square(); a.setcolor(red); b->setcolor(blue); delete b; <Square> b a In memoria <Square> Sintassi: La variabile *b è di tipo Square (*b).setcolor(blue); C++ Sintassi: Si usa -> invece di. per metodi e variabili Problema! C++ non ha un garbage collector. L'oggetto deve essere cancellato manualmente!

11 C++ - Puntatori & Problemi Square * a, b; // Attenzione! a è un puntatore, b no!! Square * a; Square b = *a; // Errore: a non punta a niente!! Square * a = new Square(); SEGMENTATION Square * b = a; FAULT delete b; a->setcolor(green); // Errore: a è stato cancellato!! C++ Square * a = new Square(); // Do something a = new Square(); C++ In memoria a MEMORY LEAK <Square> <Square>

12 Filippo Basso C++ vs - Puntatori C++ Square * a = new Square(); a->setcolor(blue); Square b = *a; delete a; auto a = std::make_shared<square>(); // a è di tipo std::shared_ptr<square> a->setcolor(blue); Square b = *a; // non serve fare il delete NO SEGMENTATION FAULT NO MEMORY LEAK

13 Filippo Basso - Puntatori vs Reference In C++ esiste qualcosa chiamato reference!! auto * a = new Square(); auto * b = a; a->setcolor(blue); b->setcolor(red); a->getcolor() == red auto a = Square(); auto b = a; a.setcolor(blue); b.setcolor(red); a.getcolor() == blue auto a = Square(); auto & b = a; a.setcolor(blue); b.setcolor(red); a.getcolor() == red Sintassi: La variabile b, di tipo Square &, è un alias per a <Square> In memoria a,b

14 - Const reference Da usare il più possibile!! auto a = Square(); const auto & b = a; a.setcolor(blue); b.setcolor(red); const auto c = Square(); const auto & d = c; auto & e = c; Errore! c è const Errore! Ovviamente le variabili const hanno il loro motivo di esistere Sintassi: Le variabili b e d sono alias per a e c che non possono essere modificate (const) QUANDO CAPIRETE QUESTE SLIDE AVRETE IMPARATO A PROGRAMMARE IN C++

15 - Reference: considerazioni auto a = Square(); // OK auto & b = a; // OK auto & c = Square(); const auto & d = Square(); Si può fare? NO! Perché? Perché Square() ritorna un dato che non si può convertire in Square & Ma quindi si può fare? NO! Ovvero? Square() ritorna un const Square & e Perché? Perché l'oggetto creato con Square() è temporaneo e viene distrutto alla fine dell'istruzione Square &!= const Square & QUANDO CAPIRETE QUESTE SLIDE AVRETE IMPARATO A PROGRAMMARE IN C++

16 - Passaggio per valore void per_valore (Square s2) s2.setcolor(red); } <Square> s <Square> s2 auto s = Square(); s.setcolor(blue): per_valore(s); s.getcolor() == blue void per_ptr (Square * p) p->setcolor(red); } <Square> p s C++ Square * s = new Square(); s->setcolor(blue): per_ptr(s); s->getcolor() == red Nota: Il puntatore viene copiato SOLO DATI PICCOLI

17 - Passaggio per riferimento void per_ref (Square & r) r.setcolor(red); } <Square> r,s void per_const_ref (const Square & r) r.getcolor(); } auto s = Square(); s.setcolor(blue): per_ref(s); s.getcolor() == red auto s = Square(); per_const_ref(s); per_ref(square()); per_const_ref(square()); USA I CONST REFERENCE Si può fare? NO! Si può fare? SI!

18 - Classi class Rectangle public: Rectangle (int width, int height); private: int m_width; int m_height; }; Implementazione Java-like Rectangle::Rectangle (int width, int height) m_width = width; NO m_height = height; } Rectangle::Rectangle (int width, int height) : m_width(width), m_height(height) } PIU' EFFICIENTE Sintassi: Inizializzazione dei membri dopo i :

19 - Classi: costruttore di default Se in una classe il costruttore non è definito, C++ gliene assegna uno di default class Circle private: int m_radius; Color m_color; }; NON SERVE SCRIVERE CODICE Codice Generato Circle::Circle () : m_radius(), m_color() } Cosa fa? Chiama i costruttori di default dei membri Attenzione! I tipi numerici sono inizializzati a valori random

20 - Classi: valori di default Si possono dare dei valori di default ai membri Si può chiedere la generazione del costruttore di default class Circle public: Circle () = default; Circle (int radius); private: int m_radius = 0; Color m_color = blue; }; Circle::Circle (int radius) : m_radius(radius) } Codice Generato Circle::Circle () : m_radius(0), m_color(blue) } Circle::Circle (int radius) : m_radius(radius), m_color(blue) }

21 - Classi: note sui costruttori Alcuni modi per richiamare lo stesso costruttore Circle::Circle () auto a = Circle(); auto b = std::make_shared<circle>(); Circle a; Circle a = Circle(); Circle * b = new Circle(); Circle::Circle (int radius) auto a = Circle(10); auto b = std::make_shared<circle>(10); Circle a = Circle(10); Circle * b = new Circle(10);

22 vs Java - Classi: ereditarietà class Shape public: Virtual: serve per il polimorfismo Attenzione! Si può decidere se si vuole il polimorfismo o meno! virtual ~Shape (); virtual int area () const = 0; }; Shape::~Shape () } Metodo pure virtual: il metodo non è implementato, quindi la classe diventa astratta Distruttore: Chiamato quando l'oggetto viene distrutto Attenzione! Deve essere virtual se la classe ha un metodo virtual!!

23 - Classi: ereditarietà class Rectangle : public Shape public: Rectangle (int width, int height); virtual ~Rectangle (); virtual int area () const override; private: int m_width; int m_height; }; int Rectangle::area () const return m_width * m_height; } Override: dice al compilatore che si vuole sovrascrivere un metodo Attenzione! Funziona anche se manca A cosa serve? Dà errore se manca il metodo nella classe base

24 - Classi: metodi virtual vs metodi non virtual class Base public: class Derived : public Base public: int method () return 0;} 0 virtual int v_method () return 0;} }; int method () return 1;} virtual int v_method () override return 1;} 1 }; std::shared_ptr<base> base = std::make_shared<derived>(); base->method() == 0 base->v_method() == 1

25 - Const correctness const dovrebbe essere la keyword più usata!! 1. Evita modifiche accidentali a variabili che non devono essere modificate const int a = 5; if (a = 6)...} // Errore di compilazione: a e' const 2. Comunica a chi legge il codice che l'oggetto non verrà modificato 3. Aiuta ad esprimere concetti nel codice 4. E' efficiente PIU' LEGGIBILITA' PIU' ESPRESSIVITA' PIU' EFFICIENZA MENO BUG

26 - Const correctness const dovrebbe essere la keyword più usata!! class A public: int getnumber () const return m_number; } private: int m_number = 10; }; void work_with_n_of_a (const A & a) int n = a.getnumber(); // Fa qualcosa con n } Attenzione! Senza il const non compila work_with_n_of_a(a());

27 - Const: altri utilizzi Puntatore ad un oggetto const auto a = std::make_shared<const Square>(); // a è di tipo std::shared_ptr<const Square> a->setcolor(blue); // Errore: *a è const a = std::make_shared<square>(); // OK Da non confondere con un puntatore const const auto a = std::make_shared<square>(); // a è di tipo const std::shared_ptr<square> a->setcolor(blue); // OK a = std::make_shared<square>(); // Errore: a è const

28 - Cast C double d = 100.0; int i = (int)d; GUAI A VOI auto d = 100.0; auto i = static_cast<int>(d); std::shared_ptr<base> b = std::make_shared<derived>(); auto d = std::static_ptr_cast<derived>(b); Attenzione! Solo se si sa che b è di tipo Derived, altrimenti non si sa cosa accade. In tal caso: std::shared_ptr<base> b = std::make_shared<derived>(); auto d = std::dynamic_ptr_cast<derived>(b); if (d) // cast andato a buon fine }

29 Filippo Basso - Array Java Square[] static_array = new Square[10]; Vector<Square> dyn_array = new Vector<Square>(); C GUAI A VOI Square static_array[10]; C++ boost::array<square, 10> static_array; std::vector<square> dyn_array; auto static_array = std::array<square, 10>(); auto dyn_array = std::vector<square>();

30 - Template Prossimamente

31 - Altro Namespace Struct Typedef namespace ns class Shape // qualcosa }; } ns::shape shape; struct Shape // qualcosa }; class Shape public: // qualcosa }; using T = int; T t = 5; typedef int T; T t = 5; #define T int T t = 5; EVITARE COME LA PESTE I #define C++ C

32 - Librerie Prima di implementare qualsiasi metodo che potrebbe esistere guardare: 1. STL [8] (namespace std::) 2. Boost [9] (namespace boost::) 3. ROS (namespace ros::) 4. Eigen (namespace Eigen::) 5. PCL (namespace pcl::) 6. OpenCV (namespace cv::)

33 References [1] Bjarne Stroustrup "The C++ Programming Language", 4th edition, Addison-Wesley, 2013 [2] Scott Meyers "Effective Modern C++", O'Reilly Media, 2014 [3] Andrei Alexandrescu "Modern C++ Design: Generic Programming and Design Patterns Applied", 2001 [4] Herb Sutter & Andrei Alexandrescu "C++ Coding Standards: 101 Rules, Guidelines, And Best Practices", Addison-Wesley, 2004 [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]