Объектно-ориентированное программирование на C++, страница 4

Есликласс Y – производный от нескольких базовых классов X1,X2, ..., Xn, то объявление класса Y выглядит на C++ какclass Y : мод X1 , мод X2 , ... , мод Xn{...};Здесь «мод» – это public, protected или private.При этом в конструкторе класса Y должны выполняться вызовы конструкторов всех базовых классов, кроме, возможно,тех из них, которые имеют конструкторы по умолчанию:Y :: Y (...):X1 (...) ,X2 (...) ,... ,Xn (...) {...}43 / 99Иерархия наследования и классы противоречияБазовыесведенияВведениеСсылкиКлассыПоля и методыКонструкторыСоздание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследованиеМножественноенаследованиеОбобщённоепрограммированиеИерархия наследования – это ориентированный ациклический граф, множеством узлов которого является множествоклассов программы.

При этом если класс Y является непосредственным базовым классом для класса X, то из узла Xисходит дуга, входящая в Y.Мы будем говорить, что класс B является классом противоречия, если существует такой класс A, что в иерархии наследования можно провести не менее двух непересекающихсяпутей из A в B.Иерархия наследования называется противоречивой, если вней существуют классы противоречия.ПерегрузкаоперацийИсключения44 / 99Неоднозначности в противоречивых иерархияхВ противоречивых иерархиях в производных классах могутвозникать два или более методов с совпадающими именамии сигнатурами. То же самое справедливо и для полей.Пример:БазовыесведенияВведениеСсылкиКлассыПоля и методыКонструкторыСоздание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследованиеМножественноенаследованиеОбобщённоепрограммированиеПерегрузкаоперацийИсключения123class A { public : virtual void m () {class B { public : virtual void m () {class C : public A , public B { };} };} };45678910int main (){C c;c .

m ();return 0;}g++ выдаёт ошибку в строке 8:error : request for member ’m ’ is ambiguous45 / 99Разрешение неоднозначностейВ C++ для разрешения неоднозначности необходимо использовать квалифицированное имя метода.Пример:БазовыесведенияВведениеСсылкиКлассыПоля и методы1Конструкторы2Создание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследование3МножественноенаследованиеОбобщённоепрограммированиеclass A { public : virtual void m () {class B { public : virtual void m () {class C : public A , public B { };} };} };45678910int main (){C c;c . A :: m ();return 0;}ПерегрузкаоперацийИсключения46 / 99Основная проблема противоречивых иерархийОсновной проблемой противоречивых иерархий является возможность многократного включения полей базовогокласса в производный класс.Пример:БазовыесведенияВведениеСсылкиКлассыПоля и методыКонструкторыСоздание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследованиеМножественноенаследованиеОбобщённоепрограммирование12345678class A{private :int x ;};class B : public A {};class C : public A {};class D : public B , public C {};Поле x будет содержаться в объекте класса D дважды.ПерегрузкаоперацийИсключения47 / 99Виртуальное наследованиеБазовыесведенияВведениеСсылкиКлассыПоля и методыКонструкторыСоздание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследованиеМножественноенаследованиеОбобщённоепрограммированиеПерегрузкаоперацийИсключенияИзбежать многократного включения базового класса в производный класс позволяет виртуальное наследование.Виртуальное наследование – это способ реализации наследования, гарантирующий, что базовый класс не будет включён ни в один из производных классов более чем в одномэкземпляре.Если класс B виртуально наследует классу A, то говорят, чтоA – виртуальный базовый класс для класса B.

Синтаксически это выражается какclass B : мод virtual A{...};Здесь «мод» – это public, protected или private.48 / 99Пример: виртуальное наследованиеБазовыесведенияВведениеСсылкиКлассы1234Поля и методы5Конструкторы6Создание иуничтожениеобъектовКопированиеобъектовОдиночноенаследование78910class R{public :int q ;R () { q = 13; }};class A : virtual R { public : void setq ( int x ); };class B : virtual R { public : int getq (); };class C : public A , public B { };11Множественноенаследование12Обобщённоепрограммирование141315Перегрузкаопераций16Исключения1817192021void A :: setq ( int x ) { q = x ; }int B :: getq () { return q ; }int main ( void ){C c;c . setq (666);cout << c .

getq (); // Выведет 666return 0;}49 / 99Понятие шаблонаБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияВ отличие от языка Java, обобщённые классы в C++ в строгом смысле отсутствуют. Вместо них в C++ используетсяразвитый язык макроопределений, предназначенный дляпорождения кода во время компиляции программы. Ключевым элментом этого языка является понятие шаблона,который является рецептом для генерации кода класса илифункции (метода).Объявление шаблона начинается с ключевого словаtemplate, за которым следует список формальных параметров шаблона:template < формальные параметры >определение класса или функцииТело шаблона представляет собой определение класса илифункции, тем самым позволяя объявлять шаблон класса ишаблон функции.50 / 99Типовые формальные параметры шаблонаБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияФормальные параметры шаблона – это идентификаторы,областью видимости которых является тело шаблона.

Онимогут обозначать типоы, значения или, в свою очередь, другие шаблоны. При применении шаблона формальные параметры в его теле заменяются на конкретные типы, значенияи шаблоны, и полученный код компилируется.Типовые параметры шаблона обозначают типы: синтаксически имя типового параметра в списке формальных параметров шаблона предваряется ключевым словом typename (илиclass).Например, шаблон функции:template < typename T >void do_swap ( T & a , T & b ){T c = a;a = b;b = c;}51 / 99Нетиповые формальные параметры шаблонаБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияНетиповые параметры шаблона представляют значения, ане типы.

Их синтаксис похож на объявление переменных.Внутри тела шаблона имя такого параметра обозначает константу указанного типа.Например, шаблон для матриц:template < typename T , int M , int N >class Matrix{private :T a [ M ][ N ];public :T & at ( int i , int j );};template < typename T , int M , int N >T & Matrix <T ,M ,N >:: at ( int i , int j ){assert ( i >= 0 && i < M && j >= 0 && j < N );return a [ i ][ j ];}52 / 99Шаблонные формальные параметры шаблонаБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияШаблонные параметры шаблона позволяют параметризовать шаблон другим шаблоном. Синтаксически такой параметр записывается как объявление шаблона без тела.Например, умножение матриц:template < template < typename , int , int > class M ,typename T , int P , int Q , int R >void multiply (M <T ,P ,R >& c , M <T ,P ,Q >& a , M <T ,Q ,R >& b ){M <T ,P ,R > res ;for ( int i = 0; i < P ; i ++) {for ( int j = 0; j < R ; j ++) {res .

at (i , j ) = 0;for ( int k = 0; k < Q ; k ++) {res . at (i , j ) += a . at (i , k )* b . at (k , j );}}}c = res ;}53 / 99Значения параметров шаблона по умолчаниюБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияФормальные параметры шаблона могут иметь значения поумолчанию. Синтаксически это оформляется путём добавления после имени параметра знака «=», за которым следуетзначение:template < typename T = double , int M = 3 , int N = 3 >class Matrix{private :T a [ M ][ N ];public :T & at ( int i , int j );};Если формальный параметр шаблона имеет значение поумолчанию, то все следующие за ним параметры такжедолжны иметь значения по умолчанию.Значения по умолчанию используются в случае, если приприменении (инстанциации) шаблона соответствующие фактические параметры не указаны.54 / 99Зависимые идентификаторы в шаблонеБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияЗависимый идентификатор – это любое имя внутри определения шаблона, которое зависит от формальных параметровшаблона.

Смысл зависимых идентификаторов становитсяясен компилятору только при инстанциации шаблона, когдаизвестны его фактические параметры. Поэтому по умолчанию компилятор считает, что зависимые идентификаторыобозначают поля и методы. Чтобы указать, что некоторыйзависимый идентификатор обозначает тип, перед ним нужно указывать ключевое слово typename.struct Outer{struct Inner { int x ; };};template < typename T > class Sample{T :: Inner x ;// Ошибка !typename T :: Inner y ; // Правильное объявление};55 / 99Инстанциация шаблоновБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияИнстанциация шаблона – это порождение кода по шаблонуи списку фактических параметров. Инстанциация осуществляется при первом использовании конструкцииимя_шаблона < список фактических параметров >Например, в момент, когда компилятор обрабатывает объявления переменнойMatrix < int , 4 , 5 > m ;он порождает код, получаемый путём подстановки в телошаблона Matrix<typename,int,int> фактических параметров int, 4 и 5.Отметим, что если последний фактический параметр шаблона – типовый, и к тому же представляет собой инстанциацию другого шаблона, то нужно ставить пробел междузаключительнми угловыми скобками.

Например,do_swap < Matrix < int ,4 ,5 > >(m , m2 );56 / 99Выведение фактических параметров приинстанциации шаблона функцииБазовыесведенияОбобщённоепрограммированиеОбъявлениешаблоновПорождениекодаСпециализацияшаблоновПерегрузкаоперацийИсключенияЕсли параметры шаблона функции используются в спискеформальных параметров этой функции, то компилятор может вывести значения фактических параметров шаблонасамостоятельно.Например, рассмотрим следующей фрагмент кода:Matrix < int ,3 ,1 > a ;Matrix < int ,1 ,3 > b ;Matrix < int ,3 ,3 > c ;a . at (0 ,0) = 1;a .