Guida Cpp

Guida C++: Aspetti Avanzati

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Guida C++ Aspetti Avanzati

#Name: Guida C++: Aspetti Avanzati #Author: Giuseppe_N3mes1s #Licence: GNU/GPL #!"ai: dottor$e%i_mister&tiscai'it #(eveopment: 3)/1*/*))

./Giuseppe_N3mes1s


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Con ,uesta Guida vorrei apportare e mie conoscenze su C++ ad atri utenti- rendendomi partecipe di aumentare un po a conoscenza su ,uesto Lin.ua..io di pro.rammazione' La .uida presuppone che utente a00ia .ia una discreta se non ottima preparazione 0asiare suaro.omento- in ,uanto- a codesta non parte parte da come si crea un heo 2ord4ma i suo percorso inizia da- su cose a pro.rammazione moduare in C++- 5ino ad arrivare ae 6trutture dati Astratte' 7 tutto e composto da .uide scritte da me- prendendo spunto da testi universitari' (opo aver 5atto ,uesta sempice premessa possiamo iniziare con indice d e.i ar.omenti e poi passeremo ad appro5ondire o.nuno di essi' 6auti e 8uon Prose.uimento di 6tudio

Giuseppe_N3mes1s

./Giuseppe_N3mes1s


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Con ,uesta Guida vorrei apportare e mie conoscenze su C++ ad atri utenti- rendendomi partecipe di aumentare un po a conoscenza su ,uesto Lin.ua..io di pro.rammazione' La .uida presuppone che utente a00ia .ia una discreta se non ottima preparazione 0asiare suaro.omento- in ,uanto- a codesta non parte parte da come si crea un heo 2ord4ma i suo percorso inizia da- su cose a pro.rammazione moduare in C++- 5ino ad arrivare ae 6trutture dati Astratte' 7 tutto e composto da .uide scritte da me- prendendo spunto da testi universitari' (opo aver 5atto ,uesta sempice premessa possiamo iniziare con indice d e.i ar.omenti e poi passeremo ad appro5ondire o.nuno di essi' 6auti e 8uon Prose.uimento di 6tudio

Giuseppe_N3mes1s

./Giuseppe_N3mes1s


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7ndice: ➢

Pro.rammazio Pro.r ammazione ne "odua "oduare re in C++9

pa. '/

➢

La ;ic ;icors orsion ione9 e9

pa. '/1 '/13 3

➢

pa. '/1=

➢

7ntroduzione aa Pro.rammazione ad >..etti ed i C++9

pa. '/1?

➢

redita re ditarie riet@9 t@9

pa. '/* '/* 

➢

Poimo Po imor5i r5ismo9 smo9

pa. '/3 '/3 

➢

Le Cassi: notazi notazioni oni di 0ase de C++9

pa. '/3

➢

Punt Pu ntato atori ri99

pa. pa . '/ '/= =

➢

Cassi di memoriz memorizzazion zazionii dee varia0 varia0ii ii in C++9

pa. '/)

➢

Conversione Conver sione di tipo Bcasti Bcastin. n. in C++9

pa. '/

➢

;ide5inizione ;ide5in izione de.i operat operatori9 ori9

pa. '/D

➢

7 6is 6istema tema di 7/> in C++ C++99

pa. '/==

➢

6trutt 6tr utture ure (at (atii Astr Astratt atte' e'

pa. '/D

➢

Conc Con cus usion ionii

pa. '/ '/D? D?

./Giuseppe_N3mes1s


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./Giuseppe_N3mes1s


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Programmazione modulare in C++ Meccanismi per la modularizzazione Aspetti concettuali relativi alla modularizzazione Nea 5ase de pro.etto di un so5t2are ven.ono utiizzate ade.uate meta5ore per ra..ruppare e parti di so5t2are che costituiscono ne oro insieme un pro.ramma9 ,uesta operazione viene detta "oduarizzazione de pro.ramma e viene reaizzata utiizzando opportuni meccanismi di moduarizzazione' Il ciclo di sviluppo dei programmi 7 cico di sviuppo di un pro.ramma prevede una serie di 5asi atte a con5erire si.ni5icative 5essi0iit@: a composizione di un pro.ramma di .rosse dimensioni attraverso piu modui9 – –

uso di 0i0ioteche di 5unzioni .ia compiate9

–

i coe.amento di modui .ia precedentemente scritti con diversi in.ua..i di ori.ine9

–

a possi0iita di porre su mercato- pro.rammi o modui non in 5orma ori.ine ma in 5orma o..etto9 e ,uesta a sceta di moti produttori per motivi di tutea dea proprieta'

7 cico di sviuppo dei pro.rammi ricaca e se.uenti 5asi che verranno eencate: Preparazione testo origine: –

7 testo ori.ine viene preparato mediante un editor e viene savato con estensione 'cpp9

–

7 codice sor.ente di una appicazione viene- in .enerae- strutturata in piu moduiredatti da piu pro.rammatori9

–

Ciascuna unita di traduzione viene sottoposta separatamente ae successive 5asi di precompiazione e compiazione9

La struttura di un .enerico moduo e i se.uente: – – – – – –

(irettive di precompiazione9 (ichiarazioni di nomi di tipo9 (ichiarazioni di costanti e varia0ii9 (ichiarazioni di 5unzioni Bprototipi9 (e5inizione di costanti e di varia0ii9 (e5inizione di 5unzioni'

./Giuseppe_N3mes1s


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Precompilazione –

7 testo ori.ine Bsor.ente contenuto ne 5ie 'c/'cpp viene ea0orato da un pro.ramma detto preprocessore Bprecompiatore che modi5ica i codice se.uendo acune direttive date.i da pro.rammatore9

–

Le direttive a preprocessore sono contenute nee ri.he di testo che cominciano co carattere # Bcanceetto- sharp- pound9

–

Loutput de precompiatore e codice sor.ente che va a compiatore vero e proprio'

Compilazione delle unita' –

–

Le unita de pro.ramma ven.ono compiate separatamente mediante attivazione de compiatore9 Per ciascuna unita di traduzione- i testo ori.ine viene tras5ormato in 5ie o..etto e viene savato in un 5ie con estensione 'o0$ Boppure 'o'

Il file oggetto –

7 5ormato de 5ie o..etto e indipendente da in.ua..io ad ato iveo9

–

Un 5ie contiene- otre a codice macchina: ! una ta0ea di sim0oi B5unzioni e varia0ii esterne o .o0ai de5inite ne corrispondente 5ie sor.ete9 !! una ta0ea dei sim0oi utiizzati ma non de5initi ne moduo B,uindi de5initi in atri modui9

–

Era e in5ormazioni presenti tavota vi sono anche i dati per i de0u..in.'

Collegamento (linkage) –

7 diversi modui o..etti costituenti i pro.ramma Bp1'o-''-pn'o ven.ono com0inati 5ra oro ed assieme a supporto a tempo di esecuzione- mediante un pro.ramma coe.atoreBin%er9

–

7 coe.atore traduce i testo ese.ui0ie de pro.ramma in un unico 5ie Besempio: pro.'eFe9

–

Anche se i pro.ramma consta di un soo 5ie sor.ente- acune i0rerie sono 5ondamentai Bad esempio ,uee di in.resso/uscita9

–

7 in%er puo se.naare errori- tipicamente perche non e possi0ie associare ad un sim0oo richiesto da un moduo acun sim0oo tra ,uei esportati nei modui9

–

Cio puo avvenire in acuni dei se.uenti casi: ./Giuseppe_N3mes1s


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!! ci si e dimenticati di indicare ,uache 5ie'cpp a in%er9 !! manca impementazione di ,uache 5unzione9 !! esistono piu de5inizioni di uno stesso nome di 5unzione o varia0ie .o0ae' Ambiente di sviluppo Un am0iente di sviuppo di pro.rammi di un .enerico in.ua..io o55re come strumenti essenziai: –

Compiatore9

–

Coe.atore9

Acuni strumenti moto di55usi sono: –

–

ditor9 Anaizzatori/veri5icatori di codice9

–

Pro.ramma di .estione automatica dei passi di compiazione e coe.amento Bma%e9

–

(e0u..er9

–

Pro.ramma di creazione di i0rerie di moduo o..etto9

–

Generatori automatici di codice9

–

6o5t2are di .estione dea con5i.urazione so5t2are'

Gi am0ienti di sviuppo inte.rati Bdetti 7( ra..ruppano tai strumenti sotto ununica inter5accia: –

8orand Eur0o Pasca Binter5accia testuae a menu9

–

8orand C++ 8uider Binter5accia .ra5ica e pro.rammazione visuae9

–

(ev!C++ Binter5accia .ra5ica e pro.rammazione visuae9

Modularizzazione Luso discipinato di acuni meccanismi de in.ua..io C++ consente una corretta strutturazione di un pro.ramma in modui' Era i principi di meccanismo ci sono: –

a compiazione separata9 ./Giuseppe_N3mes1s


–

incusione testuae9

–

e dichiarazione extern9

–

uso dei prototipi di 5unzione9

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Specifica ed implementazione  0uona norma tenere separata a speci5ica di un moduo daa sua impementazione' Un pro.ramma utente di un moduo A deve conoscere a sua speci5ica- ma disinteressarsi dei detta.i dea sua impementazione' Cio puo essere reaizzato scrivendo un 5ie di intestazione o header file Bcon estensione 'h contenente e dichiarazioni che costituiscono inter5accia di A- ed un 5ie separato per impementazione di A' Lheader 5ie deve essere incuso Bmediante a direttiva a preprocessore #include nea impementazione- ed o.ni moduo utente- a55inche i compiatore possa ese.uire i controi necessari' esempio: un pro.ramma C++ consiste di piu 5ie sor.enti che sono individuamente compiati in 5ie o..etto- ,uesti poi sono coe.ati tra oro per produrre a 5orma ese.ui0ie' //fact.h long fact(long); //fact.cpp #include "fact.h" long fact(long f){ if(f<=1)return 1; return f* fact(f-1); } //main.cpp #include "fact.h" #include
6i noti- 5in tanto che inter5accia resta intatta- impemetazione puo essere modi5icata senza dover ricompiare i moduo utente Bma occorre ricoe.are i modui o..etto' La speci5ica- contenuta ne 5ie di intestazione- puo essere .uardata come una sorta di contratto sottoscritto tra impementatore e utente' uando piu pro.rammatori avorano simutaneamente ad un pro.etto di .randi dimensioni- una vota accordatisi sua speci5ica dei vari modui- possono procedere ./Giuseppe_N3mes1s


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aimpeementazione dei ripettivi modui indipendentemente uno daatro' ibrerie dei moduli soft!are ueste tecniche di sviuppo moduare consentono o sviuppo su 0ase pro5essionae di i0rerie di modui so5t2are9 7 produttore di una i0reria distri0uisce: –

i 5ie intestazione Bche devono essere incusi dautiizzatore ne codice sor.ente dei modui che 5anno parte dea i0reria9

–

i modui dea i0reria in 5ormato o..etto B.ia compiati- che utiizzatore deve coe.are assieme ai proprio modui o..etto9

Eae sceta e tipicamente motivata da esi.enze di tutea dea proprieta- ed inotre evita di dover ricompiare i modui di i0reria' Perc"e' dividere il programma in piu' file sorgenti 7 vanta..i ne dividere i pro.ramma in piu modui ser.ente sono: –

La struttura di un pro.ramma medio!.rande e piu chiara se i pro.ramma e suddiviso in piu 5ie sor.enti9

–

Piu pro.rammatori possono avorare ao stesso tempo su 5ie diversi9

–

Non occorre ricompiare intero pro.ramma o.ni vota che si e55ettua una piccoa modi5ica9

–

6i possono usare i0rerie senza dovere incudere 5isicamente i codice sor.ente ne pro.rammaBspesso i sor.ente non e disponi0ie'

'inclusione multipla 6i puo veri5icare che a stessa i0reria ven.a incusa da due di55erenti i0rerie entram0i incuse- a oro vota- in uno stesso pro.ramma' 7n ,uesto caso- in assenza di precise precauzioni- si incudere00ero nea compiazione piu copie deo stesso codice Bcontenuto ne 5ie header- raentando i processo di compiazione' Poiche header 5ie contiene escusivamente dichiarazioni- non ha acun vanta..io incudero piu vote' Precauzioni La precauzione per evitare a dupicazione di codice consiste neutiizzare opportunamente e direttive di precompiazione' 7 particoare si usano e direttive:

./Giuseppe_N3mes1s

Guida C++: Aspetti Avanzati –

#ifndef

–

#define

–

#endif

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sempio: header 5ie dea i0reria iostream e reaizzato cosi: //iotream.h #ifndef &'+,& #define &'+,& ... //0ui le dichiaraioni della li2reria #endif /* &'+,& */

uesto approccio e sempre utiizzato da chi scrive i0rerie' #nicita' delle etic"ette Nonostante cio risova i pro0ema- si rende necessario che neam0ito di un intero pro.etto i nomi dee etichetteB es: _7>6E;A"_H siano univoci' 6e ,uesto re,uisito viene a mancare si possono .enerare errori dovuti aa mancata incusioni dee i0rerie' Conflitti tra nomi 7n pro.etti di dimensioni medio!.randi e possi0ie che ci siano con5itti tra nomi esportati tra due di55erenti i0rerie' uesto 5enomeno e noto come Iin,uinamento deo spazio dei nomiI' 7 C tenta di risovere i pro0ema attraverso uso di sim0oi che Iaccompa.nanoI .i identi5icatori: –

uso de carattere underscore: _identi5ier'

7 C++ o55re una metodoo.ia che risove sistematicamente i pro0ema: –

i meccanismo dei NA"6PAC'

$ic"iarare un namespace A iveo di moduo e possi0ie dichiarare un namespace ne ,uae ven.ono poi de5initi tutti i sim0oi de moduo: esempio: studenti'h #ifndef &&34,5'&& #define &&34,5'&& namepace p1tlc { t6pedef truct { ./Giuseppe_N3mes1s


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int prefio; int matricola; char* 7ognome; char* 5ome; } tudente; e8tern tudente +appreentante; } #endif /* &&34,5'&& */

#tilizzare un namespace Per utiizzare un nome de5inito neam0ito di un namespace 0iso.na espicitamente IaprireI o spazio dei nomi' 7n caso contrario si incorre in errori di compiazione' esempi: #include "tudenti" int main() { tudente ; //genera un errore."tudente" non e9 un identificatore definito ... } #include "tudenti" int main() { p1tlc::tudente ; // ... } #include "tudenti uing namepace tudenti; //"apre" tutto lo paio dei nomi int main() { tudente ; // ... }

Lo standard C++ Convenzionamente- in C++ .i header 5ie i cui nomi terminano con 'h non 5anno uso dei namespace' uei invece che non hanno estensione- a contrario- i usano' La i0reria standard- ,uea che de5inisce anche cin e cout- de5inisce tutti i sim0oi neo spazio dei nomi std' esempi: //tile c #include

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cout << "uniona$n"; } //errore #include o tandard 7

Convenzionamente- in C++ .i header 5ie i cui nomi terminano con 'h non 5anno uso dei namespace' uei invece che non hanno estensione- a contrario- i usano' La i0reria standard- ,uea che de5inisce anche cin e cout- de5inisce tutti i sim0oi neo spazio dei nomi std' esempi: //tile c #include
./Giuseppe_N3mes1s


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a %icorsione 7 concetto di ricorsione in5ormatica si riconduce a concetto di induzione matematica' 6ia P un predicato suinsieme N dei numeri naturai e sia vero i predicato PB)9 se per o.ni J intero- da predicato PBJ discende a verita di PBJ+1 aora PBn e vero in ,uasiasi n' La dimostrazione dea 5orma induttiva viene dun,ue svota secondo i se.uenti passi: Passo 0ase deinduzione: dimostrare PB)Kvero9 Passo induttivo: dimostrare che per o.ni %) PB% ! PB%+1 Cosi come nea 5unzione induttiva a verita di PB%+1 descende daa verita deo stesso predicato di PB%- i cacoo di una 5unzione ricorsiva avviene mediante i cacoo dea stessa 5unzione in un passo successivo' %icorsione 7 cacoo ricorsivo sta ne 5atto di cacoare una 5unzione attraverso se stessa' esempio: a 5unzione 5attoriae N Bper interi non ne.ativi a)K1 0se n) aora n KnMBn!1 7n atre paroa a potenza dea ricorsione sta ne 5atto di poter de5inire un insieme in5inito di o..etti con una re.oa 5inita' A.oritmi ricorsivi 6ono caratterizzati da: Una 5unzione .eneratrice ! F'''K.BF' ! che produce una se,uenza di F'-F'-F'- '''- F' Un predicato pK pBF vero per FKF' Una 5unzione 5BF detta ricorsiva tae che ! 5BF'KchBF'-5BF''O ! 5BF'K 5Bse.nato Sc"ema di algoritmi ricorsivi 6ono codi5icati mediante un sottopro.ramma che richiama se stesso: @ (1 8) { ... if p(8) ;

./Giuseppe_N3mes1s


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ele 7(A@); + } int fatt(int 8){ int f; if(8<=1) f=1; ele f=8*fatt(8-1); return f; }

&erminazione La chiamata ricorsiva deve ,uindi essere su0ordinata ad una condizione che ad un certo istante risuti non soddis5atta Bi predicato p' 7 numero dee chiamate necessarie viene detto pro5ondita dea ricorsione' Meccanismo interno della ricorsione Un sottopro.ramma ricorsivo e un sottopro.ramma che richiama direttamete o indirettamente se stesso' Non tutti i in.ua..i reaizzano i meccanismo di ricorsione' uei che o utiizzano 5anno uso di ,ueste tecniche: •

•

Gestione L7<> di piu copie dea stessa 5unzione- ciascune con i proprio insieme di varia0ii ocai .estione mediante record di attivazione9 ununica copia de sottopro.ramma ma ad o.ni chiamata e associata ad un record di attivazione'

$alla forma ricorsiva a uella iterativa Un pro0ema ricorsivo puo essere risoto in 5orma iterativa' Ne caso in cui a ricorsione e in coda i caso e sempice: ricorsivo: @(1 8) { ... if p(8) ; ele{;@(8);} return } iterativo: Bhile p(8) ./Giuseppe_N3mes1s


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; ;

cacoo de 5attoriae: esempio: 5orma ricorsiva: int fatt(cont int 8){ int f; if (8<1) f=1 ele f=8*fatt(8-1); return f; }

5orma iterativa: int fatt(cont int 8){ int f=1Ai; for(i=1;i<8;i) f=f*i; return f; }

%icorsione ed iterazione ;icorsione: • • •

Uso de costrutto di seezione Condizione di terminazione Non conver.enza

7terazione: Uso de costrutto di iterazione • Condizione di terminazione • Loop in5inito • A di55erenza deiterazione- a ricorsione richiede un notevoe sovreccarico Boverhead a tempo di esecuzione per a chiamata di 5unzione' uando usarenon la ricorsione A.oritmi che per a oro natura sono ricorsivi piuttosto che iterativi dovre00ero essere 5ormuati con procedure ricorsive' Ad esempio acune strutture dati sono inerentemente ricorsive: ! 6trutture ad a0ero ! 6e,uenze ./Giuseppe_N3mes1s


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! '''  a 5ormuazione di strutture ricorsive su di esse risuta piu naturae' La ricorsione deve essere evitata ,uando esiste una souzione iterativa ovvia e in situazioni in cui e prestazioni de sistema son un eemento critico

*unzioni aspetti avanzati Il passaggio dei parametri Un parametro e di 7NG;66> per un sottopro.ramma se i suo vaore viene soo utiizzato Bmai asse.nato ne modi5icato da sottopro.ramma' Un parametro e di U6C7EA per un sottopro.ramma se i suo vaore viene asse.nato da sottopro.ramma' Un parametro e di 7NG;66>!U6C7EA per un sottopro.ramma se i suo vaore viene prima utiizzato- poi riasse.nato o modi5icato da sottopro.ramma' 7 paramatri di in.ressi per un sottopro.ramma vanno scam0iati mediante passa.io per vaore: ?oid tampa(cont int 8) // 8 parametro formale { cout<<8; } int 2; tampa(2); // 2 param. effett.

7 passa..io per vaore di un ar.omento viene reaizzato da compiatore copiando i vaore de parametro e55ettivo ne corrispondente parametro 5ormae- aocato neo stac% 5rame dea 5unzione' 7 parametri di uscita- o ,uei di in.resso!uscita vanno scam0iati tramite puntatori o mediante passa..io per ri5erimento' 7 passa..io tramite puntatore e totamente a cura de pro.rammatore- e consiste ne 5atto di passare per vaore i puntatore aa varia0ie: ?oid incr(int *?) { *? = 1; } int a = C; incr(Da);// ora "a" ?ale E

I parametri di riferimento 7n aternativa in C++ esiste i passa.i.io per ri5erimento' ./Giuseppe_N3mes1s


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Un parametro di ri5erimento e un aias dea varia0ie ar.omento' 7 passa..io per ri5erimento e e55iciente in ,uanto evita a copia de vaore' 7 parametro 5ormae in reata e un puntatore che contiene indirizzo di ri5erimento de parametro e55ettivo' 7 passa..io deindirizzo Bdere5erencin. de ri5erimento e a cura de compiatore' ?oid incr(int D?) { ? = 1; } int a = C; incr (a); // ora "a" ?ale E

I riferimenti 7 ri5erimenti sono in ,uache modo e,uivaenti a dei puntatori costanti: C r e,uivae a

CM const p

La di55erenza sta ne 5atto che ne caso dei ri5erimenti e asciato a compiatore i compito di distin.uere tra i ri5erimento ed i vaore ri5erito9 ne caso dei puntatori i pro.rammatore deve espicitamente indicare dove vuoe operarese su puntatore o su vaore puntato' Luso dei ri5erimento e dun,ue meno incine a.i errori' ssi devono rispettare e se.uenti re.oe: ! un ri5erimento deve essere iniziaizzato ,uando e creato ! una vota creato un ri5erimento non puo essere modi5icato ! non e possi0ie avere un ri5erimento NULLB) esempio: int 8; int D r = 8; //r e9 un riferimento ad 8 r=F; // r e9 un l-?alue e dun0ue un indirio int G=r; // r e9 un r-?alue e dun0ue un ?alore ,li argomenti di dafault Gi utimi oppure tutti i parametri di una ista possono avere dei vaori di d a5aut'  i prototipo che deve speci5icare .i ar.omenti di de5aut' 6e invocazione dea 5unzione non speci5ica .i utimi ar.omenti- ,uesti ven.ono assunti u.uai a.i ar.omenti di da5uat' esempio: ./Giuseppe_N3mes1s


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?oid a2c(int 8A int 6=1A char *p="hello"); ... ?oid 86() { a2c(1A "6ahtee");//il compilatore aocia 6ahtee al parametro 6 e egnala errore }

'overloading delle funzioni 7n C++ e possi0ie dare a 5unzioni diverse o stesso nome- a condizioni che e 5unzioni a00iano iste di parametri diversi Bin numero e/o tipo' 7 compiatore e in .rado di associare in modo univoco ciascuna chiamata a una dea 5unzioni- distinte in 0ase aa ista de.i ar.omenti' esempio: // ?erione  ?oid incr(int *?) { *?; } // ?erione H ?oid incr(int *?A int d8) { *? = d8; } // ?erione 7 ?oid incr(float *?) { *? = *?  1.%; } float 8=%.; incr(8); // ?iene in?ocata // la ?erione 7

Avere tipi di ritorno diversi non e su55iciente a distin.uere e 5unzioni' Neistruzione di chiamata in5atti puo non essere evidente i tipo de vaore di ritorno' Un uso poco attento dei parametri di de5aut puo causare am0i.uita' ?oid o?l(char=9a9); ?oid o?l(int=%); III o?l();

uando uno stesso nome e associato a piu 5unzioni- si dice che ,uesto nome e sovraccaricato Boveroaded di si.ni5icato' <7;"A Bsi.nature di una 5unzione: • ./Giuseppe_N3mes1s


•

•

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nome + tipo dei parametri 7n presenza dea chiamata di una 5unzione overoaded- i compiatore riconosce ,uea me.io adatta aa chiamata 7 tipo restituito non 5a parte dea 5irma dea 5unzione'

Loveroadin. dee 5unzioni si usa: uando si devono de5inire 5unzioni concettuamente simii da apicare a dati di tipo • diverso La.oritmo utiizzato da ciascuna 5unzione e anchesso diverso a seconda dei tipi di • dato a cui a 5unzione deve essere appicata' e funzioni inline Le 5unzioni inine sono 5unzioni a cui chiamate non sono tradotte in in.ua..io macchina da compiatore mediante sato a sottopro.ramma 7 codice dea 5unzione viene inserito in inea- cioe ne punto dea chiamata Luso dee 5unzioni inine deve essere imitato a 5unzioni da corpo moto 0reve atrimenti: i mi.ioramento de tempo di esecuzione e irrievante • aumento dea dimensione de codice puo essere notevoe • Le 5unzioni inine devono essere de5inite neo stesso 5ie in cui sono invocate- ovvero in un 5ie di intestazione Bheader 5ie da importare- perche i compiatore deve co noscerne i corpo per sostituiro ad o.ni chiamata: non sempre una 5unzione inine viene sviuppata in inea da compiatore • non puo essere esportata • Una 5unzione inine puo speci5icare ar.omenti di da5aut: inline int plune(int 8=%) { return 8; } int main() { cout <<"$n inline:"<
Introduzione alla programmazione ad -ggetti e il C++ Acuni principi dein.e.neria de so5t2are: • • • •

Astrazione9 "oduarita9 7ncapsuamento ed in5ormation hidin.9 Limportanza dee astrazioni9

'Astrazione

./Giuseppe_N3mes1s


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Lastrazione e i processo che porta ad estrarre e proprieta rievanti di unentitain.norando pero i detta.i inessenziai' Le propieta estratte de5iniscono una vista deentita9 Una stessa entita puo dar uo.o a viste diverse9 a Modularita' La moduarita e or.anizzazione in modui di un sistema- in modo che o stesso risuti piu sempice da capire e manipoare' Un moduo di un sistema so5t2are e un componente che: reaizza unastrazione9 e dotata di una chiara separazione tra: ! inter5accia9 ! corpo9 Linter5accia speci5ica cosa 5a i moduo e come si utiizza' 7 corpo descrive come astrazione e reaizzata' 'incapsulamento e information "iding Lincapsuameno consiste ne InascondereI e Iprote..ereI acune in5ormazioni di unentita' Laccesso in maniera controata ae in5ormazioni nascoste e poss0ie .razie a varie operazione descritte dainter5accia' 'importanza delle astrazioni Eutti i in.ua..i di pro.rammazione o55rono diversi tipi di astrazione: • • •

tipi sempici9 strutture di controo9 sottopro.rammi9

Lastrazione 5ondamentae dei in.ua..i ad o..etti e astrazione sui dati' Meccanismi di astrazione Nea pro.ettazione di un sistema so5t2are e opportuno adoperare dee tecniche di astrazione atte a dominare a compessita de sistema da reaizzare' 7 meccanismi di astrazione piu di55usi sono: • •

A6E;AQ7>N 6UL C>NE;>LL>9 A6E;AQ7>N 6U7 (AE79

./Giuseppe_N3mes1s


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Astrazione sul controllo Consiste neastrarre una data 5unzionaita nei detta.i dea sua impementazione9  0en supportata dai in.ua..i di pro.rammazione attraverso i concetto di sottopro.ramma' Astrazione sui dati Consiste neestrarre entita Bo..etti constituenti i sistema- descr itte in termini di una struttura dati e dee operazioni possi0ii su di essa9 Puo essere reaizzata con uso opportuno dee tecniche di pro.ramazione moduare nei in.ua..i tradizionai9  supportata da appositi costrutti nei in.ua..i di pro.rammazione ad o..etti' Metodologie di progetto &op.$o!n e /ottom.#p La metodoo.ia discendente- cioe top!do2n- e 0asata suapproccio di decomposizione 5unzionae nea de5inizione di in sistema so5t2are- cioe suindividuazione dee 5unzionaita de sistema da reaizzare e su ra55inamenti successivi- da iterare 5inche a scomposizione de sistema individua sottoinsieme di compessita accetta0ii' La metodoo.ia ascendente- cioe 0ottom!up- e 0asata suindividuazione dee entita 5acenti parte de sistema- dee oro proprieta reazioni tra di esse' 7 sistema viene costruitoassem0ando componenti on unapproccio da 0asso verso ato' a programmazione procedurale Usa come metodoo.ia di ri5erimento a decomposizione 5unzionae- con approccio discendente ,uindi top!do2n' 6i scompone ricorsivamente a 5unzionaita principae de sistema da sviuppare in 5unzionaita piu sempici' 6i termina a scomposizione ,unado e 5unzionaita individuate sono cosi sempici da permettere una diretta impementazione come 5unzioni' 6i divide i avoro di impementazione- eventuamente tra diversi pro.rammatori- sua 0ase dee 5unzionaita individuate' a programmazione ad oggetti 6i individuano a cassi di o..etti che caratterizzano i dominio appicativo: e diverse cassi ven.ono poi modeate- pro.ettate ed impementate9 o.ni casse e descritta da uninter5accia che speci5ica i comportamento de.i o..etti dea casse' Lappicazione si costituisce con approciio ascendente- 0ottom!up- assem0ando o..etti e individuando a modaita con cui ,uesti devono coa0orare per reaizzare e 5unzionaita deverse deappicazione' ./Giuseppe_N3mes1s


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&ipi di dati astratti 7 concetto di tipo di dato in un in.ua..io di pro.rammazione tradizionae e ,ueo di insieme dei vaori che un dato puo assumere Bvaria0ie' 7 tipo di dati stratto incude in ,uesto insieme- estendendone a de5inizione- anche insieme di tutte e soe e operazioni possi0ii su dati di ,ue tipo' La struttura dati competa e incapsuata nee operazione da essa de5inite' Non e possi0ie accedere aa struttura dati incapsuata- ne in ettura ne in scrittura- se non con e operazioni de5inite su di essa ' 7nter5accia: speci5ica de E(ABtipo dato astratto- descrive a parte direttamente accessi0ie dautiizzatore9 ;eaizzazione: impementazione de E(A' Produttore e utilizzatore 7 ciente 5a uso de E(A per reaizzare procedura di unappicazione- e per costruire E(A piu compessi9 7 Produttore reaizza e astrazioni e e 5unzionaita previste per i dato' Una modi5ca aoa aa reaizzazione de E(A non in5uenza i modui che ne 5anno uso' &ecnic"e di programmazione ad oggetti 6i para di pro.rammazione con o..etti con ri5erimento a tecniche di pro.rammazione 0asate su concetto di o..etto' 6i para di pro.rammazione 0asata su.i o..etti Bo0$ect!0ased pro.rammin. con ri5erimento ae tecniche di pro.rammazione 0asate sui concetti di: Eipo di dato astratto o CasseBtipo9 >..etto Bistanza de tipo' 6i para di pro.rammazione orientata a.i o..ettiBo0$ect oriented pro.rammin.- >>P co ri5erimento ae tecniche 0asate sui concetti: Casse9 • >..etto9 • reditarieta9 • Poimor5ismo' • inguaggi ad oggetti  possi0ie adottare tecniche di pro.rammazione con o..etti o 0asate su.i o..etti anche in un.ua..i tradizionaiBpasca- c adoperando opportune discipine di pro.rammazione- aderendo cioe ad un insieme di re.oe i cui uso pero non puo essere ne ./Giuseppe_N3mes1s


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5orzato ne veri5icato da compiatore' Un in.ua..i di pro.rammazione ad o..etti o55re costrutti espiciti per a de5inizione di entita- o..etti- che incapsuano a struttura dati nee operazioni su di essa' Acuni in.ua..i- in particoare i C++- consentono di de5inire tipo astratti- e ,uindi istanze di un dato di tipo astratto' 7n ta caso i in.ua..io 0asato su.i o..etti presenta costrutti per a de5inizione di cassi e di o..etti' sistono dun,ue in.ua..i ad o..etti: Non tipizzati: s 6mata% •  possi0ie de5inire o..etti senza dichiararne i tipo • 7n tai in.ua..i .i o..etti sono entita che incapsuano una struttura dati nee • operazioni possi0ii su di essa' Eipizzati: s C++- Rava •  possi0ie de5inire tipo di dati astratti ed istanziari' • Gi o..etti devono appartenere ad un tipo' • 7n tai in.ua..i- una casse e una impementazione di un tipo di dato astratto' Un • o..etto e una istanza di una casse' Il linguaggio C++ C++ e un in.ua..io di pro.rammazione .enera!purpose che supporta: La pro.rammazione procedurae • La pro.rammazione orientata a.i o..etti • La pro.rammazione .enerica • 7 c++ e dun,ue un in.ua..io Ii0ridoI ne senso che supporta piu paradi.mi di pro.rammazione' Classi ed oggetti Ne in.ua..i a o..etti- i costrurro casse consente di de5inire nuovi tipi di dati astratti e e reative operazione connessi ad essi' 6otto 5orma di operatori o di 5unzioni Bdette 5unzioni mem0ro- i nuovi tipi di dato possono essere .estiti ,uasi ao stesso modo dei tipi prede5initi da in.ua..io: si possono creare istanze9 • si possono ese.uire operazioni su di esse9 • Un o..etto e una varia0ie istanza di una casse' Lo stato di un o..etto e rappresentato dai vaori dee varia0ii che costituiscono a ./Giuseppe_N3mes1s


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struttura dati concreta sottostante i tipo astratto' 0reditarieta' e Polimorfismo Lereditarieta consente di de5inire nuove cassi per speciaizzazioni o estensioni per cassi .ia preesistenti- in modo incrementae' 7 poimor5ismo consente di invocare operazioni su un o..etto- pur non essendo nota a tempo di compiazione a casse a cui 5a ri5erimento o..etto stesso' 0reditarieta' 7 mecaniscmo di ereditarieta e 5ondamentae nea pro.rammazione ad o..etti- in ,uanto prevede a strutturazione .erarchica ne sistema so5t2are da costruire' Lereditarieta in5atti consente di reaizzare reazioni tra cassi di tipo .eneraizzazione! speciaizzazione- in cui- una casse- detta 0ase- reaizza i comportamento .enerae comune ad un insieme di entita- mentre a cassi derivate reaizzano comportamenti speciaizzati rispetto a ,uei dea casse 0ase' Generaizzazione: da particoare a .enerae 6peciaizzazione o particoarizzazione: da .enerae a particoare siste pero un atro motivo per utiizzare ereditarieta otre a ,ueo di or.anizzazione .erarchica- ed e ,ueo de riuso de so5t2are' 7n acuni casi si ha una casse che non corrisponde proprio ae nostre esi.enze- anziche scartare i tutto e riscrivere i codice- con ereditarieta si puo se.uire un approccio diverso- costruendo una nuova casse che eredita i comportameto di ,uea esistente- save pero che per ,uei com0iamenti che si ritiene necessario apportare' Eai cam0iamenti posso portatre aa..iunta di nuove 5unzionaita o aa modi5ica di ,uee esistenti' 7n de5initiva ereditarieta o55re un vanta..io anche in termini di sviuppo perche riduce i tempi- in ,uanto: minimizza a ,unatita di codice da scrivere non e necessario conoscere in detta.io i 5unzionamento de codice d a riutiizzare ma e su55iciente modi5icare a parte di interesse' Polimorfismo Per poimor5ismo si intende a propieta deentita di assumere 5orme diverse ne tempo' Con unentita poimor5a si puo 5are ri5erimento a cassi diverse' 6i consideri una 5unzione (ise.na_

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Lesecuzione de cico richiede che sia possi0ie determinare dinamicamente Bcioe a tempo desecuzione impementazione dea operazione dise.naB da ese.uire- in 5unzione de tipo corrente deo..etto A i O' Listruzione A i O'dise.naB non ha 0iso.no di essere modi5icata in conse.uenza dea..iunta di una nuova sottocasse di
•

•

•

•

moduarita: a cassi sono i modui de sistema so5t2are9 coesione dei modui: una casse e un componente so5t2are 0en coeso in ,uanto rappresentazione di un unica entita9 disaccopiamento dei modui: .i o..etti hanno un ato .rado di disaccoppiamento in ,uanto i metodi operano sua struttura dati interna ad un o..etto9 i sistema compessivo viene costruitocomponendo operazioni su.i o..etti9 in5ormation hidin.: sia e strutture dati che .i a.oritmi possono essere nascosti aa visi0iita daesterno di un o..etto9 riuso: ereditarieta consente di riusare a de5inizione di una casse ne de5inire nuove Bsottocassi9 inotre e possi0ie costruire i0rerie di cassi ra..ruppate per tipoo.ia di appicazioni9 estensi0iita: i poimor5ismo a.evoa a..iunta di nuove 5unzionaita minimizzando e modi5iche necessarie a sistema esistente ,uando si vuoe estendero'

0reditarieta' 'ereditarieta' nella programmazione soft!are Lereditarieta e di 5ondamentae importanza nea pro.ettazione ad o..etti- poiche induce ad una strutturazione di tipo .erarchico ne sistema so5t2are ./Giuseppe_N3mes1s


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da reaizzare' ssa consente in5atti di reaizzare ,ue sistema detto .erarchia di .eneraizzazione!speciaizzazione- seconda a ,uae esiste a casse- detta 0ase- che reaizza i comportamento .enerae- comune ad un inseme di entita- mentre e cassi derivate reaizzano i comportamento particoare de.i o..etti dea .erarchia- speciaizzandoo rispetto a ,ueo dea 0ase' Ciascun o..etto dea casse derivata e anche o..etto dea casse 0ase ed eredita cosi tutti i comportamenti dea casse 0ase ed in piu a..iun.e i comportamenti impementati in essa' Non e vero i contrario invece' 'ereditarieta' come riuso del soft!are siste pero anche un atro motivo- di ordine pratico- per cui conviene usare ereditarieta' >tre a ,ueo di descrivere un sistema secondo un ordine .erarchico- ce un atro concetto che e e.ato a riuso de so5t2are' 7n acuni casi si ha a disposizione una casse che non corrisponde propriamente ae nostre esi.enze9 anziche scartare tutto i codice esistente e riscrivero- si puo se.uire con ereditarieta un approccio diverso- costruendo una nuova casse che eredita i comportamento di ,uea esistenza- pero adattandoa ae nostre esi.enze' uesto approccio o55re i vanta..io di ridurre i tempi deo sviuppo de sot2are- perche minimizza a ,uantita di codice da scrivere- riducendo anche a possi0iita di cadere in errori' 7notre non e necessari conoscere i 5unzionamento de codice compessivo- ma e su55iciente modi5icare a parte di interesse' 7n5ine poiche i so5t2are e .ia stato veri5icato- a parte di test risuta sempi5icata' I meccanismi sintattici per la derivazione 6truttura dea casse derivata 6upponiamo che sia stata de5inita una casse 0ase:
7 pro.ettista di una nuova casse- di nome (erivata- puo de5inire a nuova casse ,uae derivata dea casse 8ase:

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#include "Hae.h" clae deri?ata:pu2lic Hae{//deri?ata ereditata da Hae pu2lic: //funioni mem2ro L ?oid g1();//funione mem2ro g1 ... ?oid gm();//funiome me2ro gm pri?ate: //?aria2ili mem2ro 2eta };

a casse (erivata eredita tutte e 5unzioni e e varia0ii mem0ro dea casse 8ase e de5inisce a sua vota uteriori varia0ii mem0ro 0eta e 5unzioni G' Meccanismi e diritti di accesso Aspetto generale Per ,uanto ri.uarda i diritti di accesso- vae i concetto .enerae secondo i ,uae nessun meccanismo puo vioare e protezioni de5inite da pro.ettista dea casse' 7n particoare- una casse derivata non possiede nessun privie.io speciae per accedere aa parte private dea casse 0ase: se cosi 5osse si potre00e in5ran.ere a privatezza di una data casse sempicemente de5inendo una casse derivata ad essa' La casse derivata dun,ue eredita varia0ie e 5unzioni mem0ro dea casse 0ase ma accede a tai comportamenti secondo i meccanismi che sono stati speci5icati nea casse 0ase' Le 5unzioni mem0ro dea casse derivata possono accedere: a tutti i mem0ri dea casse derivata- indipendentemente daa oro modaita di • protezione ai mem0ri pu00ici dea casse 0ase • Accesso delle funzioni membro e funzioni utente Per ,uanto attiene i pro.ramma che utiizza a .erarchia di derivazione- esso puo de5inire o..etti dea casse 0ase e o..etti dea casse derivata e accedere- secondo i consueti meccanismi di accesso- ae componenti pu00iche di 8ase e (erivata' 7notre utiizzando i meccanismi 5orniti daereditarieta- i pro.ramma utente puo accedere aa componenti pu00iche de sotto!o..etto 0ase dea casse derivata e puo appicare a ,uestutimo a 5unzioni de5inite daa casse 0ase' •

•

•

Le 5unzioni mem0ro di 8ase accedono ai componenti pu00ici e privati de sotto! o..etto 0ase9 Le 5unzioni mem0ro dea (erivata accedono a componenti pu00ici de sotto! o..etto 0ase e ai componenti pu00ici e privati dea parte proprio di (erivata9 Le 5unzioni utente di (erivata accedono a componenti pu00ici de sotto!o..etto ./Giuseppe_N3mes1s


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0ase e dea parte propria di derivata' -verriding e -verloading 7 meccanismo di ride5inizione viene detto overridin. dee 5unzioni Bsovrapposizione con prevaenza ed e un meccanismo addizionae e diverso rispetto a sovraccarico dea 5unzioni Boveroadin.' 7 primo prevede che nea casse derivata una 5unzione ven.a ride5inita con 5orma identica a ,uea dea casse 0ase e che o..etto dea casse derivata sia appicata a 5unzione ride5inita- in secondo prevede viceversa che due 5unzioni a00iano nome u.uae ma 5irma diversa e che i compiatore sce.a a 5unzione da chiamare sua 0ase de mi.ior adattamento aa 5orma deistruzione chiamata' 7 due meccanismi possono coesistere nee cassi derivate- ne senso che una casse derivata ride5inisce una 5unzione 5B dea casse 0ase due vote- con a medesima 5irmaBoverridin. e con 5irma diversaBoveroadin.' Peratro impie.o dei due meccanismi rischia di compromettere a e..i0iita de codice' Modalita' di derivazione privata


<29>

La modaita di derivazione non ha ri5erimento ai diritti di accesso dea casse derivata ae componenti deo..etto di appartenente aa casse 0ase- ma piuttosto aa trasmissione dei diritti di acceso ae componenti dea casse 0ase ae uteriori cassi derivate e ae 5unzioni che utiizzano o..etti dea casse derivata' La modaita di derivazione privata 0occa ereditarieta- ne senso che sia e successive cassi derivate sia e 5unzioni utente non possono accedere ae componenti dea casse 0ase' esempio:

Le 5unzioni mem0ro dea casse derivata possono accedere aa componente privata di 8ase m* soo attraverso e 5unzioni di accesso- se de5inite da pro.ettista dea casse' Ampliamento dei meccanismi di protezione e di derivazione Ao scopo di concedere speci5ici privie.i di accesso ae cassi derivate- i C++ ha ampiato e modaita di protezione e di derivazione- prevedendo otre aa modaita pu00ica e privata- a modaita di protezione e di derivazione protetta' ./Giuseppe_N3mes1s


<30>

7 mem0ri protetti di una casse 8 sono accessi0ii aa casse derivata ( ma non a.i utenti di 8 o (' La derivazione protetta rende a casse accessi0ie da atre cassi ma non da.i utenti di ,ueste' Per ,uanto attiene ae modaita di derivazione e di protezione si opera tipicamente come: •

a modaita di derivazione viene de5inita pu00ica- ao scopo di consentire a trasmissione dei diritti di accesso ae successive cassi dea .erarchia e a.i utenti9

•

e 5unzioni mem0ro ven.ono de5inite pu00iche- ao scopo di consentire a.i utenti dea .erarchia di derivazione di appicare i metodi richiesti a.i o..etti dea .erarchia9

•

e varia0ii mem0ro ven.ono de5inite protette- ao scopo di consentire accesso aa struttura dati a tutte e cassi dea .erarchia di derivazione ma non a.i utenti'

uesto e in un caso .enerae- ma possono essere ampiate anche con a..iunta di atre accortezze: •

acune 5unzioni mem0ro possono essere dichiarate private se si tratta di 5unzioni di servizio che devono essere utiizzate soo ainterno di una casse9

•

acune 5unzioni mem0ro possono essere dichiarate protette se si tratta di 5unzioni di servizio che devono essere utiizzate soo da 5unzioni mem0ro dee cassi derivate ma non da.i utenti'

esempio:

La casse (erivata eredita da 8ase insieme di 5unzioni mem0ro e di varia0ii mem0ro e accede ai mem0ri pu00ici o protetti di 8ase' Lutente dea casse (erivata accede soo ai mem0ri pu00ici di (erivata e 8ase- ma non ai mem0ri protetti' ./Giuseppe_N3mes1s


<31>

*unzioni o classi amic"e nella derivazione Ciascuna casse in una .erarchia di derivazione puo de5inire- secondo i consueti meccanismi previsti da in.ua..io- 5unzioni o casse amiche- .arantendo ad esse tutti i diritti di accesso' 7n particoare- una casse 8 puo de5inire amica una 5unzione mem0ro di una casse derivata ( oppure tutta a casse (' 7n ,uesto caso ( ac,uisisce diritti competi di accesso a 8- ma non puo trasmettere tai diritti ae successive cassi dea .erarchi ne a.i utenti' esempio: 6ia 8 a casse 0ase- ( una casse (erivata contenente una 5unzione .B' Ao scopo di consentire a .B di accedere ae componenti private dea casse 8- essa viene de5inita amica di 8: clae H{//clae 2ae della gerarchia friend 4::g(); pu2lic: ... pri?ate: ... }; cla 4:pu2lic H{//clae deri?ata pu2lic: ?oid g();//g() puo9 accedere al otto-oggetto 2ae dell9oggetto proprio ... };

#n esempio di gerarc"ia di derivazione Consideriamo a .erarchia di derivazione di tre cassi: •

La casse P;6>NA- che e a casse piu .enerae dea .erarchia e contiene a struttura dati atta a rappresentare un .enerico individuo e e 5unzioni mem0ro atte a de5inire i comportamento9

•

La casse 6EU(NE- che e una speciaizzazione dea casse 0ase- contiene a struttura speci5ica per rappresentare e in5ormazioni proprie di uno studente e contiene e 5unzioni mem0ro atte a de5inire i comportamento speci5ico di un eemento di ,uea casse9

•

La casse 8>;676EA-che e unuteriore speciaizzazione dea casse studente e contiene atre in5ormazioni speciaizzate reative aa casse stessa- piu speci5iche ./Giuseppe_N3mes1s


<32>

5unzioni mem0ro che de5iniscono i comportamento' esempio: Casse P;6>NA
Casse 6tudente =111111Achar* 7>="") //lita di iniialiaione che richiama il cotruttore @erona :@erona(5,A,A,)A eami(,')Amatricola(+'7>)A ./Giuseppe_N3mes1s


<33>

facolta(neB charJtrlen(7>)1K){trcp6(facoltaA7>);} //fine cotruttore tudente //generica funione mem2ro ?oid chiei(){ cout<<"$nono uno tudente di nome"<
Casse 8orsista =111111Achar*7>=""Along H+=1%%%%%%%) //lita di iniailiaione richiama cotruttore tudente :tudente(5,A,A,A,'A+'7>A7>)A 2ora(H+){ }//fine cotruttore Horita //generica funione mem2ro ?oid chiei(){ cout<<"$nono un ?orita di nome"<
(A N>EA; 8N 7 (76E;UEE>;7 N>N 6>N> P;6NE7- "A SNG>N> ;7CH7A"AE7 7"PL7C7EA"NE NLL>;(7N 7NS;6> (LLA G;A;CH7A (7 (;7SAQ7>N: (A 8>;676EA A 6EU(E' Pro.ramma Principae

<34>

Horita carlo("Hianchi 7arlo"A1AMAQACP11FCA"'ngegneria"A1E%%%%%); franco.chiei();//richiama @erona::chiei giorgia.chiei();//richiama tudente::chiei carlo.chiei();//richiama Horita::chiei }

Polimorfismo Motivazioni per il polimorfismo 7n una .erarchia di derivazione- acune 5unzioni dea casse 0ase sono ride5inite nee casse derivate' 6e si vuoe con5erire a codice a caratteristica di dinamicita e di adattamento che consenta di richiamare a 5unzione ade.uata a tipo deo..etto per cui essa e invocata' Poimor5ismo sta proprio ad indicare che i so5t2are si ade.ua aa 5orma Btipo deo..etto in cui viene appicato' Ad esempio in una .erarchia di derivazione che comprende a casse 0ase
6i desidera naturamente per ciascun speci5ico o..etto- richiamare a 5unzione dise.naB speciaizzata' A tae scopo percio occorre che sia possi0ie determinare dinamicamente a tempo di esecuzione- a 5unzione dise.naB da ese.uire- in dipendenza de tipo deo..etto a i O' Nea pro.rammazione tradizionae occorre utiizzare in ,uesto caso i costrutto CA6 avente ,uae ar.omento i tipo deo..etto9 nea pro.rammazione ad o..etti ,uesta prestazione viene 5ornita da sistema' 7 poimor5ismo percio nea pro.rammazione ad o..etti mi.iora a dinamicita de sistema' 7 poimor5ismo permette anche di mi.iorare estensi0iita de sistema- perche consente di a..iun.ere una nuova sottocasse- introducendo varianti minime a codice esistente' 7 poimor5ismo viene reaizzato ne C++ attraverso unazione com0inatoria de compiatore e de pro.ramma coe.atore- e consiste ne rinviare a tempo di esecuzione a sceta dea 5unzione da richiamare: in atri termini- i e.ame tra chiamata dea 5unzione e i codice che a impementa e rinviato a tempo di esecuzione BLAE 87N(7NG- e.ame ritardato' Per contrapposizione si usa i termine e.ame anticipato BA;L 87N(7NG ne caso comune in cui a sceta dea 5unzione da richiamare viene compiuta a tempo di compiazione' Meccanismi sintattici per il polimorfismo 6ia 5B una 5unzione de5inita di una casse 0ase dea .erarchia e ride5inita nee cassi derivate9 i C++ consente di de5inire staticamenteBcioe a tempo di compiazione i e.ame ./Giuseppe_N3mes1s


<35>

tra a 5unzione 5B e o..etto a cui deve essere appicata B0indin. statico- sia di rinviare i e.ame a tempo di esecuzione- ao scopo di ottenere i poimor5ismo' Per esprimere i ate 0indin. i C++ prescrive ,uanto se.ue: •

•

e 5unzioni cui e appica0ie i ate 0indin. devono essere speci5icatamente indicatea tae scopo esse devono essere individuate tramite i ,uai5icatore S7;EUAL e ven.ono di conse.uenza chiamate 5unzioni virtuai9 a chiamata di 5unzione deve assumere una 5orma particoare per esprimere a richiesta di istituire e55ettivamente i e.ame in 5orma ritardata: nea chiamata dea 5unzione 5B o..etto proprio deve essere desi.nato per mezzo di un puntatore Bo di un ri5erimento9

7n sintesi a notazione e: p -! f()

se.ue a chiamata poimor5a di 5B- ne senso che a 5unzione e55ettivamente chiamata e ,uea associata aa casse C cui appartiene o..etto c puntato da p' $ic"iarazioni delle classi della gerarc"ia cla H{ pu2lic: ?irtual ?oid f();//per f puo9 eere eeguito il late 2inding ... }; cla 4:pu2lic H{//4eredita da H pu2lic: ?irtual ?oid f();// f() ?iene ridefinita in 4 };

Ne pro.ramma utente si de5inisce un puntatore aa casse 0ase e a esso viene asse.nato indirizzo di un ,uasiasi o..etto dea .erarchia: per attivare i poimor5ismo si richiama a 5unzione virtuae per mezzo de punatatore: Programma utente della gerarc"ia H*p;//p punta alla clae 2ae 4 d; // d e9 un oggetto della clae deri?ata p=Dd; //p punta a un oggetto della clae deri?ata p-!f(); //legame ritardatoA late 2indingA richiama la funione 4::f() //uo di un arra6 di puntatori H 21A2M; 4 d1AdM; H* ppJCK={D21ADd1AD2MADdM}; for(int i=%;i

<36>

//richiama H::f() o 4::f() in relaione al tipo di oggetto puntato ppJ i K-!f(); //late 2inding

*unzioni virtuali pure e classi astratte 7n acuni casi- a 5unzione virtuae e dichiarata ma non de5inita nea casse 0ase B5unzione virtuae PU;A ed e invece de5inita nea cassi derivate' La casse 0ase non ha atro che una 5unzione di inter5accia ma non e possi0ie istanziare o..etti di ,uesta casse Ba casse viene detta casse A6E;AEEA' Per esempio- nea .erarchia Persona B0ase- 6tudente8orsista- a 5unzione chi6eiB dea casse persona puo essere de5inita come virtuae pura e conse.uentemente Persona assume i ruoo di casse astratta: cla @erona{ ... //funione mem2ro ?irtuale pura ?irtual ?oid chiei()=%; };

Le successive cassi dea .erarchia dovranno- in ,uesto caso- de5inire a 5unzione chi6eiB' 7n caso contrario a casse derivata eredita a 5unzione virtuae pura e assume anchessa ruao di casse Astratta' Costruttori e distruttori di classi polimorfe C"iamata di costruttori e distruttori Come .ia visto in precedenza- costruttori e distruttori non ven.ono ereditati- dun,ue ciascuna casse deve provvedere aa oro impementazione' 7 in.ua..io non consente di de5inire costruttori virtuai: a chiamata deve sempre avvenire con 0indin. statico- neordine de5inito daa .erarchia di derivazione- in modo da costruire o..etto a partire daa sua parte 0ase 5ino a pervenire aa parte de5inita neutima casse derivata' Per ,uanto attiene ai distruttori- essi- viceversa- possono B de00ono  essere virtuai9 Consideriamo i se.uente schema: 8 casse 0ase • ( casse derivata- con o..etti con estensione dinamica • p tipo puntatore a 8 • ed i 5rammento di pro.ramma: p=neB 4; //itania oggetto di tipo 4A con relati?a parte dinamica .... delete p; //dealloca oggetto p

Loperatore ne2 richiama i costruttore dea casse ( che provvede ad istanziare a parte dinamica9 operatore deete richiama i distruttore per deaocare a parte dinamica' 7 distruttore richiamato viene individuato a mezzo de puntatore p ao..etto da ./Giuseppe_N3mes1s


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deaocare: ne caso di distruttore non virtuae viene richiamato i ditruttore dea casse 8essendo p di tipo 8M- ne caso de distruttore virtuae viene richiamato ,ueo dea casse ( e successivamen te ,ueo dea casse 8 Bi distruttori ven.ono richiamati a cascata: a partire dautima casse derivata 5ino ad arrivare aa casse 0ase risaendo a .erarchia' 7n concusione in una .erarchia di cassi che presentano piu o..etti con estensioni dinamiche occorre de5inire i reativi distruttori e essi devono essere virtuai' Polimorfismo all'interno dei costruttori e distruttori (ainterno dei costruttori e distruttori possono- in via .enerae- essere richiamate 5unzioni mem0ro dea .erarchia di derivazione9 in ,uesto caso a chiamata viene sempre espressa con e.ame anticipato' 7n atri termini non si puo appicare i poimor5ismo' 7 tutto trova .iusti5icazione ne 5atto che- in caso contrario- a mezzo di una chiamata poimor5a potre00e essere chiamata da un costruttore una 5unzione de5inita nea parte 0asse dea .erarchia- operante su un componente deo..etto non ancora costruito' Struttura della gerarc"ia di classi *unzioni associate alle classi Ao scopo di me.io esaminare e caratteristiche 5unzionai di una .erarchia di derivazione dotata di 5unzioni mem0ro ordinate e virtuai e opportuno introdurre i concetto di N ""8;> A66>C7AEA A UNA CLA66 in una .erarchia di derivazione' Considerando dun,ue una .enerica .erarchia di derivazione- con modaita di derivazione pu00ica' Ciascuna casse a00ia inotre 5unzioni mem0ro pu00iche' (ata una casse C dea .erarchia- consideriamo insieme U costituito daunione di tutte e cassi che apparten.ono ai percorsi che con.iun.ono C con i nodo radice' Possiamo dun,ue ora individuare e 5unzioni mem0ro e e varia0ii mem0ro dea casse C' •

•

varia0ii mem0ro: a casse C ha per varia0ii mem0ro unione dee varia0ii mem0ro dea cassi deinsieme U9 5unzioni mem0ro: a ciascuna casse C sono A66>C7AE e 5unzioni mem0ro deinsieme U'

Lutente dea casse C puo accedere a tutte e 5unzioni mem0ro associate aa casse C- sia che esse siano de5inite ainterno di cassi che precedono C un.o a .erarchia di derivazione' Ne caso di >S;;7(7NG Bcioe di ride5inizione di una 5unzione da parte di una casse derivata- a 5unzione mem0ro ride5inita sostituisce ,uea che precede ai 5ini dea successiva .erarchia di derivazione' Percio con ri5erimento a C possiamo considerare e se.uenti 5unzioni mem0ro: 5unzioni de5inite in cassi che precedono C9 • 5unzioni de5inite nea casse C9 • 5unzioni ride5inite in C Boverriddin.9 • 5unzioni ride5inite in cassi che precedono C9 •

./Giuseppe_N3mes1s


<38>

Ciascuna 5unzione potra essere- non virtuae- virtuae- o virtuae pura' Accesso alle funzioni membro della gerarc"ia Consideriamo ora e notazioni per accesso ae 5unzioni dea .erarchia di derivazione da parte di un utente dea .erarchia: •

a notazione o'5B da uo.o ad un 0indin. statico e richiede dun,ue che i e.ame con a 5unzione da richiamare sia de5ini0ie a tempo di compiazione9

•

a notazione p!5B e e,uivaente aa o'5B per e 5unzioni non virtuai- ne senso che a 5unzione richiamata viene de5inita da compiatore Ia partireI daa casse > cui punta i puntatore9

•

a notazione p!5B per 5unzioni virtuai da uo.o ad un 0indin. dinamico: a 5unzione richiamata viene de5inita Ia partireI non daa casse > cui punta i puntatore- ma daa casse > primo cui appartiene o..etto puntato da p9

•

e in o.ni caso possi0ie unindicazione espicita dea 5unzione da richiamare a mezzo de nome dea casse con e notazioni: o'V::5B oppure p!V::5B in ,uesto caso i 0indin. e sempre statico indipendentemente daa 5unzione'

7n 0ase ae re.oe de in.ua..io si hanno ancora i se.uenti casi: •

con a notazione o'5B si 5a ri5erimento a una 5unzione de5inita nea casse > oppure a una casse che precede > nea .erarchia di derivazione9

•

con a notazione p!5B si 5a ri5erimento a una 5unzione de5inita nea casse > cui punta p oppure a una casse che se.ue > nea .erarchia di derivazione: in5atti a p puo essere asse.nato indirizzo di un o..etto dea casse > oppure di una casse derivata da >Bup!castin.9

•

con a notazione o'V::5B oppure p!V::5B si puo richiamare una 5unzione de5inita nea casse > oppure in una casse che precede > un.o a .erarchia di derivazione9 ,uestutima eventuaita Bdo2n!castin. e da evitare perche o..etto a cui viene appicata a 5B e Ipiu piccooI deo..etto proprio dea casse V'

e classi notazioni di base nel C++ La casse e un moduo so5t2are con e se.uenti caratteristiche: •

e dotata di uninter5accia Bspeci5ica e di un corpo Bimpementazione9

•

a struttura dati IconcretaI di un o..etto dea casse e .i a.oritmi che ne reaizzano e operazioni sono tenuti nascosti ainterno de moduo che impementa a casse9

./Giuseppe_N3mes1s


<39>

•

o stato di un o..etto evove unicamento in 0ase ae operazioni ad esso appicate9

•

e operazioni sono utiizzate in modaita che prescindono daaspetto impementativo- in ta modo e possi0ie modi5icare .i a.oritmi senza modi5icare inter5accia'

e classi nel C++ 7 in.ua..io C++ supporta espicitamente a dichiarazione e a de5inizione di tipi astratti da parte deutente mediante i costrutto CLA669 e instanze di una casse ven.ono dette o..etti' 7n una dichiarazione di tipo CLA66 0iso.na speci5icare sia a struttura dati che e operazioni consentite su di essa' Una casse possiede in .enerae una sezione pu00ica ed una privata' La sezione pu00ica contiene tipicamente e operazioni- dette anche metodi- consentite ad un utiizzatore dea casse' sse sono tutte e soo e operazioni che un utente puo ese.uire in maniera espicita od impicita- su.i o..etti' La sezione privata comprende e strutture dati e e operazioni che si vo.iono rendere inaccessi0ii daesterno' esempio: cla 7ontatore { pu2lic : ?oid 'ncrementa(); // operaione incremento ?oid 4ecrementa(); // operaione decremento pri?ate: unigned int ?alue; // ?alore corrente cont unigned int ma8;// ?alore maimo };

Produzione ed uso di una classe 7 meccanismo dee cassi e orientato speci5icatamente aa riusa0iita de so5t2are >ccorre dun,ue 5are ri5erimento ad una situazione di produzione de so5t2are nea ,uae operano: i produttore dea casse i ,uae mette a punto: a speci5ica- in un 5ie di intestazione Bheader 5ie • impementazione dea casse Bun 5ie separato • utiizzatore dea casse- i ,uae ha a disposizione a speci5ica dea casse- crea o..etti e i utiizza ne proprio moduo'

./Giuseppe_N3mes1s


<40>

%elazioni d'uso tra le classi 7 moduo utente di una data casse puo essere i pro.ramma principae oppure un atra casse' Era e due cassi puo esserci una reazione duso- in cui una svo.e i ruoo di utente dei servizi o55erti daatra' %uolo 2cliente2 6voto daa casse che utiizza e risorse messe a disposizione daatra %uolo 2Servente2 6voto daa casse che mette a disposizione e risorse utiizzate daatra #so di una classe da parte di un modulo utente Un moduo utente dea casse: incude a speci5ica dea casse Bcontenuta ne 5ie nomeCasse'h • de5inisce o..etti istanze dea casse e invoca i metodi su.i o..etti • Istanziazione degli oggetti Un o..etto e unistanza esempare dea casse' (ue esempari dea stessa casse sono distin.ui0ii sotanto per i oro stato- sono i vaori dei dati mem0ro- mentre i comportamento potenziae e identico' #so di una classe a specifica di una classe ;appresenta uninter5accia per a casse stessa in cui sono descritte: e risorse messe a disposizione ai suoi potenziai utenti • e re.oe sintattiche per i oro utiizzo •  separata daa impementazione- permette utiizzo senza che .i utenti conoscano i detta.i dea impementazione'  a cura deo sviuppatore dea casse'  scritta in un apposito 5ie di intestazione' esempio: 6PC7<7CA (LLA CLA66 / / nome del file 7.h cla 7 { pu2lic: //prototipi delle funioni mem2ro ./Giuseppe_N3mes1s


<41>

1 f1( ....) ; M fM( ....) ; pri?ate: //truttura dati interna int i; char c; } ; //fine pecifica della clae 7.

'implementazione di una classe  a codi5ica in C++ dee sin.oe operazioni presentate neinter5accia dea casse'  una particoare souzione- perche puo cam0iare impementazione senza che cam0i inter5accia'  a cura deo sviuppatore dea casse'  scritta in un apposito 5ie di impementazione Bestensione 'cpp esempio: //implementaione della clae //nome del file 7.cpp #include "7.h" 1 7::f1(...){ //realiaione della funione f1 } M 7::fM(...){ //realiaione della funione fM } //fine del file 7.cpp

Struttura degli oggetti Ciascuno o..etti- che e istanza di una casse- e costituito: •

da una parte 0ase- aocata per e55etto dea de5inizione deo..etto ne pro.ramma utente in un area di dati statici- nearea stac% o nearea heap- in 0ase ae cassi di memorizzazione9

•

da una eventuae estensione- aocata in un area heap'

Cico di vita di un o..etto •

de5inizione deo..etto

•

aocazione

•

iniziaizzazione ./Giuseppe_N3mes1s


<42>

•

deaocazione



de5inizione deo..etto: a cura de pro.ramma utente



aocazione parte 0ase: a cura de compiatore



aocazione eventuae estensione: mediante una speciae 5unzione mem0ro detta C>6E;UEE>; Ba cura percio de produttore dea casse



iniziaizzazione o..etto: a cura de costruttore



deaocazione eventuae estensione: a cura di una speciae 5unzione mem0ro detta (76E;UEE>;



deaocazione parte 0ase: a cura de compiatore

Costruttori 7 costruttore e una 5unzione mem0ro: che ha o stesso nome dea casse • non restituisce nessuno risutatoBnemmeno void • Invocazione dei costruttori >.ni istanziazione di un o..etto dea casse produce invocazione di un costruttore o..etto e creato come varia0ie .o0ae o ocae: ccount act(1%%); o..etto e creato come varia0ie dinamica: ccount *act = neB ccount(1%%); 6e i compiatore non individua i costruttore da chiamare produce un errore' 6e o..etto ha dei dati mem0ro di tipo casse- su ciascuno di essi e chiamato ricorsivamete i costruttore ciascuno dei dati mem0ri sono chaimati secondo ordine di dichiarazione dei dati • a chiamata dei costruttori dei dati mem0ro precede a chiamata de costruttore • deo..etto esempio: Pro.ramma utente dea casse C #include "account.h" main(){ //llocaione di un oggetto ccount act(1%%);//?iene in?ocato il cotruttore ./Giuseppe_N3mes1s


<43>

//act e9 una ?aria2ile automatica che ?iene allocata nell9area tacR //allocaione dinamica di un oggetto ccount *pact= neB ccount(1%%);//in?oca il cotruttore //il puntatore pact e9 una ?aria2ile automatica allocata in area tacR; //l9oggetto puntato e9 allocato in area heap; }//fine programma utente

$istruttori 7 distruttore e una 5unzione mem0ro che: e necessaria soo se o..etto presenta unestensione dinamica • ha o stesso nome dea casse preceduto da WBtide • non restituisce nessun vaore Bnemmeno void ne ha acun parametro • ha o scopo di deaocare estensione dinamica di un o..etto • non puo essere invocato espicitamente da pro.ramma utete- ma viene invocato • impicitamente da compiatore ,uando termina i cico di vita di un o..etto Invocazione dei distruttori 6e una casse 5ornisce un distruttore- ,uesto e automaticamente chiamatao on.i vota che un o..etto dea casse deve essere deaocato: o..etto e ocae e si esce da 0occo in cui e stato dichiarato • o..etto e neo heap e su di esso viene ese.uito un (LE • o..etto e dato mem0ro di un atro o..etto e ,uestutimo viene deaocato in • ,uesto caso: i distruttori dei dati mem0ri ven.ono invocati neordine di dichiarazione dei  dati a chiamata dei distruttori dei dati mem0ri se.uono a chiamata de distruttore  deo..etto 6e una casse non 5ornisce un distruttore ne viene creato uno di de5aut che invoca ordinatamente i distruttori di tutti i dati mem0ro' esempio: //programma utenta della clae 7 #include "account.h" ?oid f(){ //llocaione dinamica di un oggetto ccount *pact=neB ccount(1%%); if(...){ ccount act(1%%);//in?oca il cotruttore ... //fine del 2loccoA ?iene in?ocato il ditruttoreA e act ?iene deallocato dall9area tacR } ./Giuseppe_N3mes1s


<44>

delete pact;//?ieni in?ocato il ditruttore per l9area heap puntata da pact }//fine procedura f

&ipi di costruttori • • •

Con zero ar.omenti Con uno o piu ar.omenti (i copia

esempio: //pecifica della clae //nome del file 7.h cla 7{ pu2lic: //funioni cotruttore 7();//cotruttore a ero argomenti 7(?alori iniiali);//cotruttore con piu9 argomenti 7(cont 7D c1);//cotruttore di copia pri?ate: //truttura dati }//fine della pecifica della clae 7 e funzioni membro I3I30 Le 5unzioni mem0ri inine posso essere de5inite in uno dei se.uenti due modi: usando a paroa chiave inine nea de5inizione dea 5unzione mem0ro • senza a paroa chiave inine ma inserendo i corpo dea 5unzione nea stessa • inter5accia dea casse I dati membro S&A&IC 7 dati mem0ro- pu00ici o privati- di una casse posso essere dichiarati static' 6ono dati creati ed iniziaizzati una soa vota- indipendentemente da numero di o..etti istanziati: vanno dichiarati nea de5inizione dea casse e de5initi ed impementate • separatamente usando operatore di risouzione deo scope- i dati pu00ici- come e normai • varia0ii .o0ai- possono essere usati dovun,ue ne pro.ramma e funzioni membro S&A&IC Le 5unzioni mem0ro- pu00iche o private- di una casse posso essere dichiarate static'

./Giuseppe_N3mes1s


<45>

6ono 5unzioni che non ricevono ar.omento EH76 e ,uindi: possono accedere soo ai dati mem0ro statici dea casse • possono invocare soo 5unzioni mem0ro statiche dea casse • e funzioni membro C-3S& Le 5unzioni mem0ro che non vanno a modi5icare o..etto devono essere espicitamente dichiarate const' La paroa chiave C>N6E se.ue a ista de.i ar.omenti e deve essere presente sia ne prototipo dea 5unzione mem0ro che nea de5inizione' ,li oggetti C-3S& Lu 5unzioni mem0ro const sono e uniche che possono essere chiamate su un o..etto const Ba parte i costruttori ed i distruttori Il costruttore di C-PIA 7 costruttore di copia di una casse C ha a 5orma: 7(cont 7D)

Siene utiizzato ,uando si deve reaizzare a copia di un o..etto esistente: ne creare un cone di un o..etto • ne passare o..etto per vaore • ne restituire o..etto per vaore • Copia superficiale e copia profonda uando a casse non 5ornisce un costruttore di copia- i compiatore ne crea uno di de5aut che e55ettua a copia super5iciae deo..ettoBIshao2 copTI' Consiste neappicare ordinatamente i costruttore di copia ad o.ni dato mem0ro Bper i dati reativi a copia avviene con operazione sui primi 0Tte reativi uando tra i dati mem0ri deo..etto vi son puntatori- non e opportuno usare a copia super5iciae ma 0ensi una copia pro5onda BIdeep copTI' 7n ,uesto caso i costruttore di copia deve essere espicitamente pro.rammato' Ne caso deo shao2 copT: 7 caratteri di due strin.he sono condivisi BIsharin.I modi5icando i carattere di una strin.a si modi5ica anche atra strin.a • se una dee due strin.he e deaocata- i distruttore deaoca anche arraT di • caratteri- asciando cosi atra strin.a in uno stato scorretto- con un puntatore Idan.in.I'

./Giuseppe_N3mes1s


<46>

Ne caso de deep copT: >.ni strin.a ha a sua copia di caratteri • ,uaun,ue operazione su una strin.a non modi5ichera atra' • 'operatore di assegnazione Loperatore di asse.nazione di una casse C ha a se.uente 5orma: 7D operator=(cont 7D);

La sua impementazione di55erisce da ,uea de costruttore di copia: deve veri5icare che non si tratti di un autoasse.nazione BFKF • deve distru..ere o..etto vaore attuae dea varia0ie a cui si asse.na • deve restituire i ri5erimento aa varia0ie stessa per permettere catene di • asse.nazione BFKTKz'

Puntatori in C++ 7 C++ prevede puntatori a 5unzioni e puntatori a dati di tutti i tipi- sempici o strutturati' &ipo puntatore  un tipo che puo assumere come insieme di vaori tutti .i indirizzi di memoria' Un puntatore ad una varia0ie di tipo E identi5ica indirizzo di memoria dea varia0ie' Percio una varia0ie di tipo puntatore e una varia0ie che contiene indirizzo di memoria dea varia0ie puntata' t6pedef int * pint; pint pcount; //?aria2ile di tipo puntatore int count=1%; pcount=Dcount; // al puntatore ?iene aegnato l9indirio della ?aria2ile count *pint //denota la ?aria2ile puntata da pint (defereniaione)

sempio: int main() { int i=1%; int* p=Di; //@ contiene l9indirio di n *p=M%; return %; }

./Giuseppe_N3mes1s


<47>

La dimensione de puntatore Bsizeo5B e costante ed e indipendente da tipo puntatonearchitettura a 3* 0it e di  0Tte' Inizializzazione dei Puntatori Un puntatore non iniziaizzato- come ,uasiasi varia0ie- ha come vaore iniziae uno aeatorio B vaore de re.istro di memoria aatto dea sua de5inizione '  imporatente dun,ue iniziaizzare a varia0ie' Un puntatore che viene iniziaizzato a ) Bzero o a NULL non ha nessun vaore- non punta ad nessun o..etto e ,uindi non indirizza a nessun dato presente in memoria ed e detto puntatore nuo' sempio: char *p=%; //oppure char *p=53>>; //i puS tetare il ?alore del puntatore if (p==%) ... //oppure if (p==53>>) Puntatore a puntatore int i=1%%; int *ptr1=Di; int **ptrM=Dptr1

ptr1 e ptr* sono due puntatori diversi' 7 primo X un puntatore ad un intero' 7 secondo- invece- X un puntatore a puntatore' i= QE; *ptr1=QE; **ptrM=QE;

Puntatori costanti Un puntatore costante ha un vaore che non puo essere cam0iato: * cont p=
esempio: int *cont p1=D8;

p1 e un puntatore constante che punta a F- p1 e constante e ,uindi non puo essere modi5icato i suo ri5erimento- ma Mp cioe F e una varia0ie a cui possiamo invece modi5icare i vaore' ./Giuseppe_N3mes1s


<48>

*p1=1%;// p1=D6;//,+++,

Puntatori a costanti cont * p=
 un puntatore ad una varia0ie constante- const' 7 vaore de puntatore si puo modi5icare mentre i vaore puntato no' cont int 8=ME; cont int *p1=D8; *p1= De; //A 0ualun0ue tentati?o di modificare il ?alore di e comportera un errore di compilaione *p1=1E; //,+++,

Puntatori constanti a costanti cont * cont p=
uasiasi tentativo di modi5icare p1 o Mp1 produrra un errore di compiazione' I puntatori -perazioni 7 c++ tratta espicitamente e espressioni di tipo puntatore' 6ono previste e se.uenti operazioni: • • • • •

A66GNAQ7>N: tra puntatori che punatano ao stesso tipo EM: >peratori unari unitari B5orma pre5issa e post5issa 7NC;"NE>: I++I (C;"NE>: I!!I 6>""  (7<<;NQA: tra un puntatore ed un intero

Puntatori a dati strutturati Un puntatore puo puntare a tipo di dati strutturati B arraT o record ' 6i anaizzeranno i se.uenti casi:

./Giuseppe_N3mes1s

Guida C++: Aspetti Avanzati •

•

<49>

Puntatore ad arraT9 //puY utimente essere sostituito daa notazione a  i O tipica de.i arraT Puntatore a record9

Puntatore ad arra4 7 puntatore ad arraT e una varia0ie che punta aa prima ocazione dearraT Ba)O in C+ +9 Considerando pero che .i eementi sono tutti in posizioni conti.ue- i puntatore puntera a tutti .i eemetni dearraT' Un puntatore ad arraT e dun,ue di per se un puntatore costante a tipo E de.i eementi dearraT' sempio: cont int dim=1%%; float a JdimK; // a T un arra6 di dim elementi di tipo float float* p ; // p T un puntatore a float //aeramento di tutti gli elementi di un arra6 di 1%% elementi for (p = aA int i=%; i
Puntatore a record Un puntatore a record e una varia0ie che punta aindirizzo di memoria ove e aocato i record- ,uesto e moto utie nea reaizzazione di tipi dinamici' sempio: // 4ichiaraioni di un tipo trutturato  truct  { //  T un tipo trutturato 41; .....; 4n ; } ;  r ; // r T ?aria2ile di tipo  // 4ichiaraione di un tipo puntatore a  t6pedef * @unt; // 4ichiaraione di ?aria2ile di tipo puntatore a  @unt p; @unt p = Dr; // p e9 una ?aria2ile puntatore iniialiata ad r p puo9 eere ridefinito nel coro del programma p= Dr1; //ora p punta alla ?aria2ile r1 di tipo 

Accesso aa sin.oa componente: ./Giuseppe_N3mes1s


<50>

(*p).4i; p-!4i;

sempio: // 4efiniione di tipo truttura: truct 22onati { // definice truttura di nome 22onati tringa nominati?o; tringa indirio; int numel ; }; t6pedef 22onati* @a22; // 4efiniione di ?aria2ili 22onati a; // a una ?aria2ile di tipo 22onati @a22 p= Da; // pA di tipo @a22A e9 iniialiato ad a // cceo alla componente nominati?o mediante puntatore p-!nominati?o;

Classi di memorizzazioni delle variabili in C++ $ic"iarazioni e definizioni  imporatante prima di tutto capire a di55erenza tra dichiarazione e de5inizione dee Ientita I di un pro.ramma' Una dichiarazione e una 5rase che introduce un nome in un pro.ramma e ne enuncia e proprieta' Per constani e varia0ii: • !! enuncia i tipo- e casse di imma.azzinamento Per nomi di tipo: • !! introduce i nome e a cate.oria Per 5unzioni • !! prototipo Una de5inizione descrive competamente un entita' Per e varia0ii: • !! dichiara i tipo e de5inisce aocazione in memoria Per nomi di tipo: • !! de5inisci tutti i detta.i de tipo Per e 5unzioni • !! de5inisce i codice dea 5unzione Una de5inizione e anche una dichiarazione' Saria0ii- 5unzioni vanno dichiarate prima di essere utiizzate' Per o.ni entita esistono piu dichiarazioni' ./Giuseppe_N3mes1s


<51>

Le de5inizioni non possono essere ripetute' Le dichiarazioni devono essere consistenti tra oro e con e de5inizioni' esempi di dichiarazioni: e8tern int a; // dichiara(ma non defin.) la ?aria2le aA definita in altro file. truct @erona; // dichiara un nome di tipo per una truct. ?oid f(int); // dichiara(ma non defin.) la funione f (prototipaione). esempi di de5inizione: cont int 2 = E; // defin. di cotante con nome int a; // defin. di ?aria2ile truct @erona { // definice il tipo @erona char 5omeJM%K; } ; ?oid f(int 8) { // definiione di funione } // corpo della funione Classi di memorizzazione delle variabili nel C++ Per e varia0ii in C++- a de5inizione speci5ica a casse di memorizzazione- cioe: a visi0iita spaziae9 • a durata temporae Bcico di vita9 • aocazione in memoria durante esecuzione' • Cassi di memorizzazione de C++ Bstora.e cass: varia0ii automatiche • varia0ii esterne • varia0ii automatiche statiche • varia0ii esterne statiche • varia0ii re.istrer • varia0ii dinamiche • Modello di gestione della memoria per l'esecuzione di un processo •

•

•

•

Area pro.rammi e costanti destinata a contenere e instruzioni- in in.ua..io macchina- e e costanti de • pro.ramma Area dati statici destinata a contenere varia0ii aocate staticamente e ,uee esterne B.o0ai • Area heap destinata a contenere e varia0ii dinamiche espicite- di dimensioni non • prevedi0ii a tempo di compiazione Area stac% destinata a contenere e varia0ii automatiche ,uee de5inite ainterno dee • 5unzioni

./Giuseppe_N3mes1s


<52>

1ariabili automatic"e 6ono e varia0ii ocai ad un 0occo di istruzioni' 6ono de5inite in un 0occo di istruzioni e sono aocate e deaocate con esso' La visi0iita essicae e ocae a 0occo' 7n memoria sono aocate nearea stac%' 1ariabili esterne 6ono e varia0ii che ven.ono de5inite aesterno di o.ni 0occo' La visi0iita essicae si estende a tutto i pro.ramma- me per rendere visi0ii anche ae procedure contenute in 5ie diversi- devono essere ivi dichiarate con a paroa chiave eFtern' La oro estensione temporae si estende a tutto i pro.ramma' 7n memoria ven.ono aocate nearea dati statici o .o0ae' 1ariabili automatic"e static"e 6ono varia0ii automatiche pre5issate con a paroe chiave static' La visi0iita essicae e ocae a 0occo di istruzioni dove sono de5inite' La oro estensione temporae si estende a tutto i pro.ramma' 7n memoria ven.ono aocate narea dati .o0ae' 1ariabili esterne static"e 6ono varia0ii esterne pre5issate con a paoa chiave static' La visi0iita essicae e ocae a 5ie dove sono dichiarate' La oro estensione temporae si estende a tutto i pro.ramma' 7n memoria ven.ono aocate narea dati .o0ae' 1ariabili register 6ono varia0ii automatiche pre5issate con a paroa chiave re.ister' La visi0iita essicae e ocae a 0occo dove sono dichiarate' 6ono aocate e deaocate con i 0occo di istruzioni in cui esse sono contenute' 6e possi0ie ven.ono aocate in un re.istro de processore- atrimenti nearea stac%' Puo convenire dichiarare re.ister una varia0ie automatica usata di 5re,uente- in modo che aocazione in un re.istro dea macchina ne aumenti a veocita di accesso' 1ariabili dinamic"e 6ono de5inite durante esecuzione de pro.ramma mediante puntatori' 6ono accessi0ii ovun,ue esiste un ri5erimento ad esse' Laocazione e a deaocazione sono controate da pro.rammatore' ./Giuseppe_N3mes1s


<53>

7n memoria ven.ono aocate nearea heap' 1ariabili e strutture dinamic"e La .estine dee varia0ii dinamiche e a cura de pro.rammatore- attraverso dei meccanismi un.uistici che sono: • • •

varia0ii di tipo puntatore9 operatore ne29 operatore deete9

-peratore 305 7n 5ase di esecuzione- operatore ne2 aoca unarea atta ad ospitare un vaore di tipo E e restituisce i puntatore a tae area9 7 tipo E de5inisce impicitamete area di memoria occorrente' esempio: * p = neB ; //alloca area atta a contenere un elemento e • retituice puntatore * p1 =neB JnK; //alloca area atta a contenere n elementi e • retituice puntatore -peratore $00&0 Produce a deaocazione dearea di memoria punatata da una varia0ie p- cioe annua aocazione- rendendone di nuovo disponi0ie o spazio de memoria nearea heap' esempio: delete p; //dealloca area puntata da p • delete JK p1; //dealloca tutto l9arra6 precedentemente • allocato delete J1%K p1; //dealloca 1% elementi a partire da 0uello • puntato da p1 Allocazione dinamica di un arra4 Con aocazione dinamica di un arraT i puntatore restituito e ,ueo deindirizzo de primo eemento dearraT' float* a= neB floatJnK;

7 ri5erimento a.i eementi dearraT viene espresso a mezzo dea consueta notazione con indice

./Giuseppe_N3mes1s

Guida C++: Aspetti Avanzati aJ i K = 1%.%

<54>

*(ai)=1%.%

Allocazione dinamica di un record Laocazione dinamica di un record avviene anao.amente- attraverso uso deoperatore ne2' 7ndicanro con ; un tipo di record e con r un puntatore ad ;- si ha: +* r = neB +;

Allocazione dinamica di un record contenente un puntatore // 4efiniione di tipo truttura: truct 22onati { // definiione del record 22onati char* nominati?o; tringaF% indirio; int numel ;} ; //allocaione dinamica di un record di tipo 22onati 22onati* p = neB 22onati; //legge nominati?o da tatiera char nomeJE%K; cin.get(nomeAE%); p-!nominati?o = neB charJ trlen(nome )  1 K; trcp6(p-!nominati?oA nome); cout << p-! nominati?o; // deallocaione delete JKp-!nominati?o; //neceario  delete p;

Collegamento fra record generati dinamicamente truct 22onati; t6pedef 22onati* @a22; // 4efiniione di tipo truttura: truct 22onati { // definiione del record 22onati char * nominati?o; tringaF% indirio; int numel ; @a22 ucc;//punta al uccei?o record } ; //4efiniione di due ?aria2ili di tipo puntatore ad 22onati @a22 pA p1; //llocaione di due ?aria2ili di tipo 22onati p = neB 22onati; p1= neB 22onati; //7ollegamento del primo record con il econdo p-!ucc=p1;

./Giuseppe_N3mes1s


<55>

//@er generare dinamicamente piU record collegati a meo di una catena di puntatoriA V ufficiente iniialiare olo il primo recordAcon le itruioni p = neB 22onati; 0 = p; // il ?alore di p non de?e eere alteratoA V la teta della catena ed effettuare 0uindi in ciclo le operaioni 0 -!ucc = neB 22onati 0 = 0-!ucc;//a?ana lungo la truttura

0rrori comuni con puntatori e variabili dinamic"e Eipici errori ,uando si usano varia0ii dinamiche sono: (imenticare di aocare un dato neo heap e usare i puntatore come se o stesse • ri5erendo (imenticare di restituire a memoria utiizzata ao heap mana.er BmemorT ea% • Eentare di usare dati dinamici dopo che sono stati restituiti ao heap mana.er • 7nvocare deete piu di una vota suo stesso dato •

Conversioni di tipo (casting) in C++ Eras5orma in vaore v1 di E1 in un vaore v* di E*' 7 tipi 5ra i ,uai viene ese.uita a conversione- sono in .enerae- tipi che sono uniti tra oro attraverso un percorso di conversione appicato de compiatore' 7 tipo E* di destinazione e noto- in .enerae- sempre a tempo di compiazione' 6i para di: Castin. statico: se anche E1 e noto a tempo di compiazione9 Castin. dinamico: se E1 e noto a tempo di esecuzione9 Le operazione di conversione possono essere espresse in 5orma espicita o appicate impicitamente da processore' 6ono da pre5erirsi e conversoni espicite' >peratori per a conversione di tipo •

tatic&cat<! (8) ! converte F a tipo E- per tipi coe.ati tra oro'

•

reinterpret&cat<! (8) ! converte F ne tipo E- per tipi N>N coe.ati tra oro

•

d6namic&cat<*! (p) ! converte p a tipo EM- per cassi di una .erarchia

•

cont&cat<! (8) ! consente di aterare o..etto costante F di tipo E ./Giuseppe_N3mes1s


<56>

static6cast 6i utiizza per tipo coe.ato tra oro- a veri5ica e ese.uita a tempo di compiazione' esempio: dou2le =F.1CECC int i= tatic&catN coe.ati tra oro' esempio: char* tr="a2c"; int i= reinterpret&cat
Loperatore in esame e utiizzato in .enere per una conversione di tipo a tempo di esecuzione per i do2n!castin. di puntatori Bda puntatore di una casse 0ase a uno di una casse derivata const6cast 6i utiizza per convertire un o..etto costante in un o..etto non costante' cont&cat<! (8); atera a constness deo..etto costane F di tipo E •

./Giuseppe_N3mes1s


<57>

Conversione di tipo per oggetti di tipo classe La conversione di tipo per varia0ii di tipo casse e ese.uita nei se.uenti casi: neoperatore di asse.nazione con o..etti di tipo diverso • nea chiamata dee 5unzioni- se parametro e55ettivo e parametro 5ormae sono • scam0iati per vaore e sono di tipo diverso Conversione mediante costruttori Una 5unzione costruttore dea casse V de tipo: W(7D); Puo essere ri.uardata come un operatore di conversione C!V' sse e richiamata impicitamente da compiatore per ese.uire operazione di conversione' 7 tipo C puo essere di tipo standard oppure de5inito dautente' uaora si vo.ia ini0ire utiizzo de costruttore per e operazioni impicite di conversione di tipo 0iso.na premettere attri0uto eFpicit VBC' La conversione di tipo C!V e55ettuata mediante costruttore non e possi0ie: se V e un tipo prede5inito • se V e una casse .ia esistente che non dispone de costruttore VBC • Per tae motivo i C++ introduce .i operatori di conversione: operator VB9//converte o..etto proprio aa casse V • esempio: tringa{ operator int(); }; tringa::operator int(){ //traforma oggetto proprio di tipo tringa in un intero return i; } tringa ("1MF"); int i=; //richiama .operator int();

%idefinizione degli operatori *unzioni operatore 7 C++ consente di de5inire 5unzioni operatore appica0ii a varia0ii di tipo casse' 6i perviene per tae via aa possi0iita di costruire espressioni che utiizzano .i operatori iniziamente de5initi ne in.ua..io come appica0ii ae varia0ii ordinarie di tipo aritmetico o atro tipo prede5inito' 6e.uendo ,uesto approccio possono essere utiizzate espressioni operanti su o..etti:

./Giuseppe_N3mes1s


<58>

cC= (c1cM)*cF

con c1- c*- c3- c varia0ii di tipo numero compesso' 7n reata- unoperazione su tipo prede5inito- come ad esempio: i1iM //omma di due interi

puo essere ri.uardata come ese.uita a mezzo di richiamo di una 5unzione che ese.ue operazione richiesta- sviuppano un a.oritmo noto a compiatore' La 5unzione somma e inotre ride5inita ne in.ua..io C++ perche e anche prevista a somma di due reai: r1rM //omma di due reali ( ridefiniione della funiona omma)

Loperazione in esame e reaizzata con un a.oritmo diverso- anchesso noto a compiatore' La 5unzione somma puo essere uteriormente ride5inita- con ri5erimento ad operandi appartenenti a una casse C: c1cM //omma di due oggetti della clae 7

Loperazione viene in ,uesto caso ese.uita secondo un a.oritmo de5inito da pro.ettista dea casse C' (a punto di vista tecnico- a redi5inizione di un .enerico operatore >P viene reaizzata mediante de5inizione di una 5unzione di nome operator op' Loccorrenza deoperatore op in unistruzione produce attivazione dea 5unzione operator op in precedenza de5inita' Cosi appicato a 5unzione: c1cM

viene tras5ormata in: c1.operator op(cM)

che produce attivazione dea 5unzione operator opB dea casse C' 6i tratta dea de5inizioni di piu 5unzioni operator opB che costituiscono dun,ue un insieme di 5unzioni di e.ua nome sovraccaricate Boperator overoadin.' 7 compiatorecome per i sovraccarico dei nome- sce.iera a 5unzione che ma..iormente si adatta a tipo de.i operandi' #na tassonomia degli operatori Gi operatori posso essere cassi5icati cosi: •

unari Baccettano un soo operando pre5issiBoperatore precede operando • esempio ne2 e deete • post5issiBoperatore se.ue operando • ./Giuseppe_N3mes1s


<59>

0inariBaccettano due operandi ad esempio +-! •

•

Acuni operatori possono essere sia unari che 0inari ad esempio M Bdere5erenziazione- motipicazione • Acuni operatori possono essere sia pre5issi che post5issi ad esempio ++ e !! • e regole da seguire Per introdurre un operatore 0iso.na se.uire dee re.oe: e possi0ie modi5icare i si.ni5icato di un operatore esistente- non e possi0ie creare nuovi operatori- non e opportuno cam0iare a semantica di operatori appicati a tipi de5initi9 non e possi0ie cam0iare precedenza- associativita e IaritTIBnumermo di operandi9 non e possi0ie usare ar.omenti di de5aut'

•

• •

Loveroadin. di un operatore puo reaizzarsi un uno dei due modi: come 5unzione mem0ro di una casse un operatore 0inario ha un soo parametro- mentre un operatore unario non ha • parametriBatro operando e o..etto a cui si appica operatore come 5unzione non mem0ro ,uesta souzione e o00i.atoria ,uando a casse non e disponi0ie' •

•

•

Come si comporta il compilatore 7 compiatore ,uando incontra unespressione dea 5orma: 8 op 6

veri5ica neordine: se nea casse V deo..etto F vi e una 5unzione mem0ro dea 5orma operator opB- dove  e a casse deo..etto T se vi e una 5unzione non mem0ro dea 5orma Ioperator opBV-I

•

•

e provvede ad invocare a 5unzione individuata' ,li operatori 2sovraccaricabili2 7 C++ consente di ride5inire ,uasi tutti .i operatori previsti de in.ua..io: 

-

*

/

X

Y

D

Z ./Giuseppe_N3mes1s

Guida C++: Aspetti Avanzati [  A = < ! <=  -- << !! == = DD = -= *= /= X= Y= D= <<= !!= JK () -! -!* neBJK deleteJK

<60>

!= ZZ Z= neB delete

Non possono essere sovraccaricati: .

.*

::

I:

ieof

Acuni operatori posso essere sovraccaricati soo come 5unzioni mem0ro: = JK () -!

Per atri .i atri se.uiamo a se.uente 5orma: >peratore >peratre unario +K ZK /K MK [K K \K ]K K ^^K >.ni atro operatore 0inario

%idefinizione di operatori specifici >ra andremo a vedere piu neo speci5ico a ride5inizione dei vari operatori: • • • • • • • • • • • •

operatore di asse.nazione9 operatori di incremento e decremento9 operatori di indicizzazione9 operatore 9 operatore vir.oa9 operatore di chiamata di 5unzione9 operatore 9 operatore di shi5t ^^ e 9 operatore !9 operatore O con dimensioni mutipe9 operatori ne2 e deete9 operatori di conversione'

-peratore di assegnazione Prendiamo come esempio una casse C e con c e c1 due o..etti a caso di tae casseoperatore di asse.nazione reaizza operazioni dea 5orma cKc1 ed e dun,ue un operatore 0inario che ha i compito di produrre asse.nazione dee componenti di c1 ae anao.he componenti di c' uesto operatore deve essere ride5inito ne caso in cui .i o..etti si presentano con estensione dinamica- andremo ad operare cosi:

./Giuseppe_N3mes1s


• • •

<61>

ricopiare a parte 0ase deo..etto c1 nea parte 0ase deo..etto c- a eccezione de puntatore aestensione dinamica9 deaocare estensione di c in area heap9 aocare una nuova estensione di c in area heap9 ricopiare estensione di c1 neestensione di c'

(a punto di vista sintattico i prototipo ha a 5orma: 7D operator=(cont 7D c1);

7 vaore restituito e un ri5erimento ao..etto proprio- e in ,uesto modo ven.ono consentite e asse.nazioni mutipe- nea 5orma c*KcKc1' -peratori di incremento e decremento Loperatore ++ puo assumere come e noto- 5orma pre5issa e post 5issa' Per distin.ure a 5unzione operator ++B nei due casi- i compiatore consente di de5inire due distinte 5unzioni sovrapposte: ++ pre5isso: prototipo 7 operator (); // chiamata c ++ post5isso: prototipo 7 operator (int); //chiamata c 7 compiatore tras5orma a notazione c++ in c'operator++B)' Anao.amente posso essere de5initi .i operatori !! post5issi e pre5issi' -peratori di indicizzazione Un impie.o tipico deoperatore di indicizzazione e ,ueo e.ato aa casse Settore- che prevede accesso a.i eementi di un vettore con controo deindice- ao scopo di veri5icare che esso non sia esterno aintervao o-dim!1O' Ciascun o..etto a di tipo Settore e costituito dae componenti dim- dimensione de vettore- e v- puntatore aarea contenente i vettore' La 5unzione operatorO viene de5inita: D operatorJK(int i){ //controlla i ripetto ai limiti del ?ettore return ?JiK;//retituice riferimento a elemento i-eimo }

La 5unzione in esame e richiamata con notazioni dea 5orma aiO- utiizza0ii sia per accesso ad aiO sia per a..iornamento' uaora occore 5ar ri5erimento a.i eementi di aiO di un vettore costante non e necessario de5inire una seconda 5unzione operatorO' La 5unzione avra prototipo cosi:

./Giuseppe_N3mes1s


<62>

D operatorJK(int i)cont;

7n atre paroe- ne caso siano de5inite entram0i e 5unzioni- ,uea con o..etto proprio non const verra richiamata per vettori non const e consentira operazioni di a..iornamento,uea con o..etto proprio const verra richiata per vettori const' -peratore 7 Loperatore  e un operatore prede5inito per e varia0ii di tipo casse: c 5ornisce indirizzo deo..etto c' Ne caso di o..etto a di tipo Settore operatore  puo essere ride5inito- ao scopo di ottenere non indirizzo deo..etto- ma piuttosto indirizzo iniziae dearea v: cont * operatorD()cont{//retituice indirio iniiale del ?ettore return ?; }

-peratore virgola Loperatore vir.oa e- in .enerae- usato per espressioni dea 5orma e-e1 e produce i cacoo di e ed e1 restituendo e1' 6e e ed e1 con .i o..etti c e c1 dea casse C- operatore vir.oa puo essere ride5inito nea 5orma: 7 operatorA(7D c1);

La 5unzione in esame puo essere utiizzata per ese.uire ,uache ea0orazione suo..etto proprio c e su c1 per restituire i vaore c1' -peratore di c"iamata a funzione Loperatore di chiamata 5unzione viene de5inito per cassi che a00iano una soa 5unzione mem0ro: in ,uesto caso si usa anche a denominazione di 5unzione o..etto' 7n atri casi operatore viene de5inito con ri5erimento a una 5unzione mem0ro predominante di una casse' 7 prototipo dea 5unzione operatorB assume a 5orma: + operator()(lita dei parametri);

mentre istruzione di chiamata di ,uesta 5unzione ha a 5orma: c(lita argomenti);

Ne caso in esame o..etto c assume apparenza de nome di una 5unzione9 i numero di ar.omenti dea 5unzione puo assumere ,uasiasi ed e de5inito da pro.ettista dea casse' ./Giuseppe_N3mes1s


<63>

-peratore 8 Loperatore  viene taora de5inito per .estire e condizioni di errore che si producono a se.uito deappicazione di una 5unzione mem0ro 5B- per esempio a 5unzione di in.resso/ uscita'  i caso d osservare che ne C++ non e de5inito operatore di vautazione i5Bc- con c di tipo non standard- e in5atti esse rientra tra e operazioni prede5inite per .i o..etti dee casse e non e ride5ini0ie tramite operatore' 7 pro.ettista dea casse puo pero rendere disponi0ie autente anche a notazione i5Bc- attri0uendo opportunamente a essa una semantica compementare a ,uea dea notazione i5Bc' Percio si dovra de5inire un operatore di conversione: operator ?oid*();

La 5unzione esamina .i indicatori di stato e restituisce ) se vi sono errori- atrimenti restituisce i puntatore a c ne caso di non errore' -peratori di s"ift 99 e :: Gi operatori di shi5t ven.ono ride5initi per consentire autente di ese.uire su.i o..etti di una casse C e operazioni standard di in.resso uscita tipiche dee varia0i prede5nite' 7n particoare ven.ono rese disponi0ii autente e operazioni: cin!!c; //legge e memoria le componenti di c cout<
Sen.ono ao scopo de5inite due 5unzioni operatore nea 5orma di 5unzioni ordinaria con due ar.omenti- i primo di tipo istream Boppure ostream- i secondo di tipo C- con i se.uenti prototipi: itreamD operator !! (itreamD inA 7D c); //legge le componenti di c otreamD operator << (otreamD outAcont 7D c); //?iualia c

7n particoare e 5unzioni in esame possono essere dichiarate amiche dea casse C' -peratore .: Loperatore in esame e detto seettore di mem0ro e consente- nea sua de5inizione standard- di puntare a una componente di un o..etto' 7ndicata con C una casse contenente una varia0ie meme0ro pu00ica e- e con c un o..etto di C- si puo accedere aa componente e di c con e notazioni: ...c.el... //accede alla componente el di c 7* p=Dc; //p punta a c ./Giuseppe_N3mes1s


<64>

p-!el // accede alla componente el di c a meo di puntatore ordinario

Laccesso aa componente e di c puo anche essere ottenuto a mezzo di un ade.uata ride5inizione deoperatore ! ' 7n ,uesto caso si ottiene una ma..iore 5essi0iita perche a 5unzione impicitamente richiamata- puo ese.uire una ,uasiasi atra operazione che i pro.ettista riten.a conveniente de5inire Bda ,ui i termine smart point utiizzato per i puntatori in esame' La ride5inizione deoperatore ! richiede introduzione di una casse ausiiaria PC a ,uae assume i ruoo di casse puntatore aa casse C' La casse PC ese.ue a redi5inizione deoperatore ! - nea 5orma di 5unzione mem0ro- ed e dotata di una varia0ie mem0ro che punta a C' uesto schema aiuta a capire esposto: 6peci5ica dea casse C cla 7{//contiene elemento el pu2lic: //truttura dati pu22lica  el; ... };//fine della pecifica di 7

6peci5ica dea casse PC cla @7{//clae auiliariaA redifinice la funione -! pri?ate: 7* pc; //?aria2ile mem2ro di tipo 7* pu2lic: //redifiniione operatore -! 7* operator-!(){... return pc;} @7(7* p):pc(p){} //cotruttoreA aegna a pc il punatatore a 7 }; // fine della pecifica di @7

Uso dea casse C ?oid main(){ 7 c(...);//definice e iniialia oggetto c @7 p(Dc); //richiama cotruttore di @7;pApc puntano a 7 ...p-!el... //richiama p.operator-!() ... }

La notazione p!e consente di accedere aa componente e di c' Piu in .enerae i compiatore ese.ue una chiamata ricorsiva aoparatore unario post5isso ! 5ino a che non si accede a una casse che ha a varia0ie mem0ro di nome e'

./Giuseppe_N3mes1s


<65>

-peratore ;< con dimensioni multiple Loperatore di indirizzamento O puo essere appicato ripetutamente a un o..ettoo.. etto- purche esso sia opportunamente ride5inito' Ad esempio: oJ i KJ G K

prima viene chiamata a 5unzione: o.operatorJK(i)

6e per ipotesi essa 5ornisce un o..etto c- a tae ar.omento viene ,uindi appicata a 5unzione: c.operatorJK(G)

A00iamo percio o.operatorJK(i).operatorJK(G)

Consideriamo per esempio una casse "atrice con eemti di tipo E- potremo de5inire ainterno di essa una prima 5unzione operatorO con i se.uente prototipo: * operatorJK(int i); //retituice puntatore p alla riga i della matrice.

La 5unzione in esame e richiamata nea 5orma m i O $ O e restituisce un puntatore p aa ri.a i!esima di m' Una seconda 5unzione operatorO puo avere i prototipo: * operatorJK(int G); //retituice puntatore a elemento adi riga i e colonna G

La 5unzione in esame e richiamata nea 5orma p'operatorOB$ e restituisce eemento dea matrice appartenete aa ri.a puntata da p e aa coonna $' -peratori ne! e delete La redi5inizione de.i operatori ne2 e deete per una speci5ica Casse C puo essere e.ata aa possi0iita di appicate a.oritmi di .estione piu e55icienti di ,uei previsti da.i operatori standard- in reazione ae speci5iche esi.enze di aocazione e deaocazione per .i o..etti dea casse C' 7n particoare- utente potra richiamare .i operatori ride5initi- utiizzando e usuai notazioni: 7*p=neB 7; //alloca un oggetto della clae 7 7*p=neB 7JnK //alloca un arra6 di oggetti della clae 7 delete (p); //delalloca oggetto puntato da p ./Giuseppe_N3mes1s


<66>

deleteJK(p); //dealloca arra6 di oggetti puntati da p

A.i operatori cosi ride5initi si appicano e medesime re.oe viste per .i operatori standard corrispondenti per ,uanto attiene aa chiamata impicita di costruttori e distruttori e aa iniziaizzazione de.i o..etti' Le chiamate in esame ven.ono tradotte da compiatore nee se.uenti 5orme: neB 7 neB 7JnK delete (p) deleteJK(p)

e9 e9 e9 e9

traformato traformato traformato tr traformato

in in in in in

operator neB(ieof 7) operator neB(n*ieof 7) operator delete(p) operatorJK de delete (p (p)

Conse.uentemente i pro.ettista dea casse C dovra utiizzare i se.uenti prototipi di 5unzione: ?oid* operator neB(ie&t n); //alloca un oggeto di n 26te ?oid* operator neBJK(ie&t m); //alloca un oggetto di m 26te ?oid operator delete(?oid* p); //dealloca oggetto ?oid operator deleteJK(?oid*p); //dealloca arra6 di oggetti

7 tipo size_t e un tipo prede5inito- atto ad assumere per vaore a dimensione in 0Tte di un o..etto o di un insieme di o..etti' -peratore di conversione 7n una .enerica casse C possono essere de5inite una o piu 5unzioni per a convenzione di un o..etto c di tipo C in un vaore di tipo V prede5inito o de5inito dautente' La 5unzione di conversione assume necessariamente a 5orma di 5unzione mem0ro dea casse C e ha i se.uente prototipo: operator W(); //con?erte un ?alore di tipo 7 in un ?alore di tipo W

La 5unzione di conversione viene richiamata espicitamente con e notazioni: c.operator W() oppure (W)c oppure tatic&cat
Piu spesso essa e richiamata impicitamente'

Il sistema di I- in C++ 7 C++ e un in.ua..io senza acuna primitiva di 7/>- ma dotato di una i0reria standard che costituisce unestensione de in.ua..io: a i0reria <6E;A"- a ,uae si presenta sotto 5orma di .erarchia di cassi' sse consentono di trattare sia 5ie di tipo testo- con e reative operazioni di 5ormattazionesia 5ie di tipo 0inario' ./Giuseppe_N3mes1s


<67>

7notre a i0reria introduce i concetto di stream B5usso che rappresenta un astrazione astrazione dei dispositivi di in.resso/uscita- ha o scopo di rendere a scrittura dei pro.rammi indipendente da particoare dispositivo impie.ato- e sempi5icare i pro0ema di porta0iita dei pro.rammi stessi' Lo stream consente di de5inire uninter5accia sempice e uni5orma verso utente' a gerarc"ia di classi I•

• •

7 meccanismo di ereditarieta- 5a si che tutto cio che e possi0ii reaizzare con e cassi IpadriI e anche possi0ii reaizzare sue cassi derivate9 Lheader 5ie iostream contiene e cassi ios-istream-ostream-iostream: Lheadre 5ie 5stream incude iostream- e contiene inotre e cassi i5streamo5stream- 5stream'

7notre ci sono atre cassi- ,uai a casse 6E;A"8U<- che .estisce i 0u55er di 7/> ed ese.ue e operazioni di accesso ae unita 5isiche de sistema' Uteriori cassi sono e cassi 76E;6E;A"- >6E;6E;A" e 6E;6E;A" per e operazioni di etture scrittura su strin.he- invece che su 5ie' e classi istream e ostream Le cassi 5ondamentai per e operazione di 7/> primarie sono: • •

istream- per e operazioni di input9 ostream- per e operazioni di output9

6i tratta di due cassi predisposte per e operazioni di 7/> se,uenziai su 5ie di tipo testoparticoarmente adatte per 7/> primario Btastiera-video-stampante' 7n un pro.ramma percio ven.ono introdotte speci5iche varia0ii su cui operare: itream a; otream 2;

introducono varia0ii a di tipo istream e 0 di tipo ostream' Le varia0ii di tipo ostream e istream sono varia0ii strutturate che contenono tutte e in5ormazioni occorrenti per a .estione deo stream: • • • • •

sui 0u55er associati ao stream9 sue dimensioni deo stream9 su.i errori9 sua posizione corrente dei puntatori ao stream9 su I5ine 5ieI

,li stream standard cin e cout Le operazioni di 7/> primarie avven.ono in particoare a mezzo di due varia0ii standard: ./Giuseppe_N3mes1s

Guida C++: Aspetti Avanzati • •

<68>

C7N- di tipo istream- che rappresenta a tastiera9 C>UE- di tipo ostream- che rappresenta i video9

tai varia0ii- aatto di esecuzioni di ciascun pro.ramma- risutano prede5inite e i 5ie corrispondenti risutano aperti' Acuni esempi: Lettura di un carattere CH Bcompreso o spazio cin.get(ch); int i=cinAget();

Lettura di una strin.a char J1%%K; cin.get(A1%%);//il carattere 9$n9 reta nello treamA non e9 conumato char J1%%K; cin.getline(A1%%);//il carattere 9$n9 ?iene prele?ato ed eliminatoA ena immetterlo in 

Atre 5unzioni di ostream otreamD put(char c); otremD Brite(char *A int n);

esempio: char ch=9a9; cout.put(ch); char J1%%%K; cout.Brite();

-perazioni di ingresso e uscita con formato *unzioni per il controllo del formato 7 controo de 5ormato avviene a mezzo di opportune 5unzioni mem0ro dea casse ios: •

int 2idthBint : de5inisce ampiezza de campo9

•

int 2idthB : de5inisce ampiezza de campo9

•

int precisionBint : de5inisce a precisione per i numeri reai9

•

int precisionB : restituisce a precisione precedentemente de5inita9 ./Giuseppe_N3mes1s


<69>

esempio: cout.Bidth(C); cout<<9a9; cout<
Manipolatori senza argomento #so dei manipolatori senza argomento Nea i0reria iostream sono de5initi numerosi meccanismi per ese.uire operazioni suo stream- detti manipoatori' Acuni manipoatori sono privi di ar.omento: •

5ush : svuota i 0u55er di uscita

•

end : invia a cout i carattere n

•

ends : invia a cout i carattere )

•

dec : de5inisce 0ase decimae per .i interi

•

heF : de5inisce 0ase esadecimae per .i interi

•

oct : de5inisce 0ase ottae per .i interi

•

2s : produce eiminazione spazi senza input

6ono utiizzati nea 5orma .enerae: cout<
esempio: cout<
Manipolatori con un argomento #so dei manipolatori con un argomento Uteriori manipoatori con un ar.omento sono de5initi ne 5ie iomanip : ./Giuseppe_N3mes1s


•

set0aseBint : posizione 0ase per interi

•

setprecisionBint : 5issa precisione per reai

•

set2Bint : 5issa ampiezza de campo

•

setios5a.Bon. : posiziona a 1 i 5a. di 5ormato

•

resetios5a.Bint : posiziona a ) i 5a. di 5ormato

<70>

7 manipoatori eencati sono utiizzati nea 5orma .enerae: cout<
esempio: cout.etpreciion(1%);//produce la definiione di una preciione pari a 1% ed e9 e0ui?alente a cout.preciion(1%)

,estione dello stato dello stream Lo stato deo stream e rappresentato da un insieme di indicatori deo stado deo stream a vaori )- 1 oppure 5aso- vero' 7 0it in esame sono memorizzati in una varia0ie mem0ro dea casse ios di nome state e tipo intero- in posizione opportuna' 7n particoare .i indicatori re.istrano a condizione veri5icatasi a se.uito deesecuzione deutima operazione in.resso/uscita sono de5initi cosi: •

eo50it : assume vaore vero ne caso di 5ine 5ie9

•

5ai0it : assume vaore vero ne caso di un errore di 5ormato che non ha prodotto a perdita di caratteriBerrore recupera0ie9

•

•

0ad0it : assume vaore vero ne caso di un errore che ha comportato a perdita di dati Berrore irrecupera0ie9 .ood0it : assume vaore vero ne caso in cui non vi sia un errore Beo50it-5ai0it-0ad0it sono posizionati a )

7notre e de5inita a 5unzione mem0ro: ?oid clear(int i=%);

Utiizzata per posizionare a .ood o stato deo stream- ao scopo di procedere aoperazione di 7/> dopo un errore' d ancora o stato deo stream puo essere esaminato a mezzo di una 5unzione mem0ro ./Giuseppe_N3mes1s


<71>

int rdtate()cont;

La ,uae restituisce un vaore intero che codi5ica i vaori di eo50it- 5ai0it- 0ad0it' esempio: //eta il ?alore di good2it 2ool.good()cont; cin.good(); //eta il ?alore di eof2it 2ool eof() cont; cin.eof(); //eta il ?alore di fail2it 2ool.fail()cont; cin.fail(); //eta il ?alore di 2ad2it 2ool.2ad() cont; cin.2ad(); //inoltre ?oid clear (int i=%); int rdtate() cont;

-perazioni di I- verso le memorie di massa Le operazione di 7/> per 5ie ,uasiasi costituiscono una .eneraizzazione di ,uee primarie9 occorre a..iun.ere: • • • •

 aperture de 5ie o..etto deoperazione e ,uindi a sua caratterizzazione9 o sviuppo dee operazioni per 5ie 0inari9 e operazioni reative ai 5ie di accesso diretto9 i trattamento di eventuai errori'

La i0reria 7/> de C++ mette disposizione tre cassi: •

i5stream : per input9

•

o5stream : per output9

•

5stream : per operazioni di a..iornamento'

Le cassi i5stream e o5stream sono derivate di istream e ostream e a..iun.ono ae operazioni da esse de5inite anche e operazioni su 5ie ad accesso diretto' Apertura di un file ;ichiede un coe.amento tra unita 5isica in o..etto deoperazione e a varia0ie di tipo ./Giuseppe_N3mes1s


<72>

stream de5inita ne pro.ramma' (ue distinti 5ormaismi che coincidono pero nea semantica: ! Attraverso un costruttore: < tipofile ! nome'nterno(nome,ternoJA< pecificatori !K); ! Attraverso a 5unzione open: < tipofile ! nome'nterno; nome'nterno.open(nome,ternoJA< pecificatori !K); C"iusura di un file  compementare a ,uea di apertura e pone tramite a coe.amento tra a varia0ie di tipo 5ie de5inita ne pro.ramma e i 5ie disponi0ie sue memorie di massa' ! Attraverso a 5unzione cose: < tipofile ! nome'nterno; nome'nterno.cloe(); Specifica delle operazioni da compiere Era .i speci5icatori deoperazione di apertura e incuso i parametro mode- attraverso i ,uae si de5iniscono e caratteristiche de 5ie:

•

//in5ormazioni reative aa struttura interna de 5ie ios::0inarT ! apertura in modaita 0inaria Btesto per de5aut9

•

//in5ormazioni reative a tipo di operazioni su 5ie ios::in ! apertura in input9

•

ios::out ! apertura di output- con sovrascrittura9

•

ios::in \ ios::out ! apertura di input e output9

•

ios::app ! apertura di output con append9

•

ios::ate ! dopo open si sposta a 5ine 5ie9

•

//in5ormazioni reative aa creazione ios::norepace ! in scrittura apre un 5ie nuovo9

•

ios::nocreate ! in scrittura non crea i 5ie se non esiste9

•

ios::trunc ! se i 5ie esiste cancea i contenuti'

./Giuseppe_N3mes1s


<73>

%egole di default • • • • • •

per de5aut apertura e in modaita testo9 in input- se i 5ie non esiste apertura da errore9 in output- se i 5ie non esiste viene creato- se esiste viene canceato e sovrascritto9 per i5stream e ios::in9 per o5stream e ios::out9 per 5stream non vi e de5aut- i modo va espicato'

Apertura per sola scrittua Loperazione di apertura per soa scrittura e deicata perche puo produrre a canceazione indesiderata di un 5ie esistete- percio si puo operare come se.ue: • • • •

se i 5ie da aprire e un 5ie nuovo si usa ios::norepace9 se i 5ie deve essere scritto soo in append- si usa ios::out \ ios::app9 se i 5ie da aprire puo essere canceato si usa a modaita ios::out9 se i 5ie da aprire e un 5ie .ia esistente che deve essere a..iornato- si usa a modaita ios::in \ ios::out'

esempi: //aprire un file eterno1 con nome interno f1 iftream f1("eterno1"); //apre in output il file eterno1 con nome file interno fM oftream fM ("eternoM"); //apre in aggiornamento il file eternoF con nome fF ftream fF("eternoF"A io::inZio::out); //apertura in input con open iftream f1; f1.open("eterno1"); //apertura in output di un file eitenteA mod. append oftream fF; fF.open("file.out"Aio::outZio::app); //apertura in aggiornamento di un file eitente ftream fC("file"Aio::inZio::out); //crittura di un 2locco di 26te in modalita9 2inaria oftream o; o.open("eterno"Aio::2inar6); float ?J1%%%K; int n= 1%%%*ieof(float); //cri?e n 26te u o prele?andoli da ? o.Brite(reinterpret&cat< unigned char*!(?)An); .... //lettura di un 2locco di 26te in modalita9 2inaria iftream i; i.open("eterno"Aio::2inar6); float ?J1%%%K; int n=1%%%*ieof(float); ./Giuseppe_N3mes1s


<74>

//legge n 26te da i e li pone in ? i.read(reinterpret&cat< unigned char*!(?)An);

-perazione per file ad accesso diretto a .estione dei 5ie con accesso diretto avviene a mezzo dee 5unzioni di posizionamento e interro.azione sua posizione' 6ui 5ie ad accesso diretto tipicamete di opera in a..iornamento- aternando ,uindi operazione di ettura con operazioni di scrittura' Per motivi di 0u55erizzazione tra operazione di scrittura e ,uea di ettura deve essere interposta unoperazione di posizionamento' • • • •

istream see%.Bon. p : Posizionamento per ettura9 ostream see%pBon. p : Posizionamento per scrittura9 on. te.B :
esempi: //peraioni per file ad acceo diretto ftream f("eterno"Aio::2inar6 Zio::inZio::out); //definice truttura del record truct +ecord{ ..... }; +ecord r; int n=ieof(+ecord); long po=M%%%; ... long g=f.tellg(); ... long p=f.tellp(); f.eeRp(po*n); f.Brite(reinterpret&cat

ostream 5ushB : 6vuota o stream9 int pee%B : Copia i carattere succ' deao stream senza estraro9 istream put0ac%Bchar c : ;ipone i carattere c neo stream9 istream i.nore Bint nK1-int deimK>< : 7.nora n caratteri9 void eat2hiteB : strae spazi consecutivi9 int .countB :
./Giuseppe_N3mes1s


<75>

Strutture dati astratte • • • •

Lista Pia Coda Ea0ea

A$& ista Lista ordinata/non ordinata Poitica di accesso a.i eementi ;eaizzazione ArraT • Lista dinamica a puntatori • %appresentazione con arra4 6truttura dati: ArraT statico piu eventuamente una varia0ie di tipo intero che mantiene i numero corrente de.i eementi nea ista ed inotre varia0ii che rappresentano indici suarraT' La se,uenza de.i eementi e data daa posizione stessa de.i eementi dearraT' Lista non ordinata: 7niziaizzazione BneemK) 7nserimento in testa Bpush 7nserimento in coda ;icerca se,uenziae iminazione in testa Bpop iminazione di un eemento dato Anaisi deeemento in testa Btop Cacoo dei predicati emptT/5u BneemKK)9neemKKN Lista ordinata: Le operazioni devono .arantire ordinamento La .estione e onerosa perche richiede o spostamento 5isico de.i eementi in caso di inserimento e di eiminazione %appresentazione con lista dinamica a puntatori 6truttura dati ;ichiede a dichiarazione di un tipo ;ecord ./Giuseppe_N3mes1s


<76>

 costituita da un puntatore a tipo ;ecord che rappresenta a testa dea ista Gi eementi dea ista ven.ono aocati dinamicamente Lista non ordinata 7niziaizzazione B7K) 7nserimento in testa Bpush 7nserimento in coda ;icerca se,uenziae iminazione in testa Bpop iminazione di un eemento dato Anaisi deeemento in testa Btop Cacoo dei predicati emptT/5u B7KK)/: Last in
A$& Coda

./Giuseppe_N3mes1s


<77>

Coda con poitica di .estione <7<>:
Lincremento de.i indici puntatori e e55ettuato da moduo N %appresentazione degli A$& Pila e Coda con lista dinamica a puntatori  de tutto simie a ,uanto .ia visto La struttura dati dea Pia prevede un puntatore aa testa' La struttura dati dea Coda prevede un puntatore aa testa ed uno aa coda- cosi da 5aciitare acune operazioni- ad esempio inserimento in codaBsenza scorrere tutta a struttura A$& &abella Una ta0ea e una struttura dati de5inita come un insieme 5inito di coppie: 7=(8A6)

8 appartiene WA 6 appartiene \

do?e 6=f(8)

F e detta chiave dea ta0ea9 7 tipi V e  possono essere tipi sempici o strutturati' ;appresentazione •

7n 5orma statica mediante arraT

./Giuseppe_N3mes1s


<78>

7n 5orma dinamica mediante ista a puntatori

Le coppie possono essere ordinate per chiave oppure non ordinate per chiave %appresentazione statica con arra4 di record 7 record rappresenta a coppia chiave!in5ormazione Un unico arraT monodimensionae i cui eementi sono i record %appresentazione con matrice Un unico arraT 0idimensionae La prima coonna contiene e chiavi La seconda coonna i vaori corrispondenti ae chiavi Limitazione 5orte: e chiavi e e in5ormazioni devono essere deo stesso tipo %appresentazione statica con due arra4 monodimensionali (ue arraT monodimensionai 7 primo contiene e chiavi 7 secondo contiene i vaori corrispondenti ae chiavi %appresentazione mediante lista dinamica Ciascun eemento dea ista e un record contenente tre campi: chiave- in5ormazionepuntatore a prossimo'

./Giuseppe_N3mes1s

Guida Cpp

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