Minor Elektrotechniek voor Ti - bd.eduweb.hhs.nlbd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/OGOPRGv1.42.pdf · 0 Inhoud Les 1 Les 3 Les 4 Les 6 Les 7 Les 9 Les 10 Les 12 Les 15 Les 13 Les 16 Les

0

Inhoud Les 1

Les 3

Les 4

Les 6

Les 7

Les 9

Les 10

Les 12 Les 15

Les 13 Les 16 Les 19

Les 18 Les 21

Les 2 Les 5 Les 8 Les 11 Les 14 Les 17 Les 20

Objectgeoriënteerd Programmeren in C++

OGOPRG Les 1

2

Werkvormen OGOPRG OGOPRG-co1 + OGOPRG-pr1 = 112 SBU.

21 uur theorie.

14 uur practicum.

77 uur zelfstudie = 9,5 uur/week zelfstudie!

Toetsing:

Schriftelijke toets OGOPRG-co1 in week 8 en 10 van dit kwartaal.

OGOPRG-pr1 practicumopgaven worden afgetekend op het practicum. Alle opgaven moeten voldoende zijn.

3

Inhoud Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.

responsibility driven design (ontwerpen uitgaande van verantwoordelijkheden).

information hiding (het afschermen van informatie door middel van het scheiden van interface en implementatie).

abstraction (het afschermen van complexiteit door middel van het scheiden van interface en implementatie).

inheritance (het mogelijk maken van een nieuwe vorm van hergebruik, ... is een ... in plaats van ... heeft een ...).

polymorphism (veelvormigheid mogelijk gemaakt door dynamic binding).

Objectgeoriënteerd Ontwerpen met UML. klasse- en objectdiagrammen.

use-case-diagram.

sequence- en collaborationdiagrammen.

toestands- en activiteitendiagrammen.

4

Plaats in curriculum Bouwt verder op GESPRG en MICPRG.

Voorbereiding voor RTSYST (Real-Time Systemen) in ECK

Voorbereiding voor minor Embedded Systems

5

Leermiddelen Blackboard OGOPRG (en ook

http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg): Sheets, handouts.

Studiewijzer.

Practicumopdrachten.

Dictaat: Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.

Boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML,

5de editie ISBN 9789043020558.

Ontwikkelomgeving: Microsoft Visual Studio Express 2013 for Windows

Desktop.

Visual Paradigm for UML 12.0.

http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg

http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg

6

Een stapje verder...

Van gestructureerd naar objectgeoriënteerd.

C++ is een uitbreiding op C:

alles wat in C kan, kan ook in C++.

veel wat in C kan, kan in C++ beter (struct, array, c-string enz).

...met programmeren en ontwerpen.

GESPRG en MICPRG zijn het fundament

voor OGOPRG. Zie dictaat blz. 1.

7

Gestructureerde programmeertalen: ±1945 assembler, ±1957 FORTRAN, ±1960 Algol60,

±1972 C (1989 std ANSI C)

Software crisis: Software niet op tijd geleverd.

Software duurder dan afgesproken.

Software niet foutloos.

Idee voor de oplossing: Herbruikbare software componenten maken.

Deze componenten gebruiken bij maken van grote uitbreidbare en onderhoudbare software systemen.

Objectgeoriënteerde programmeertalen: ±1967 Simula, ±1976 Smalltalk, ±1983 C++ (1998 std C++), ±1995 Java

(Sun), ±2000 C# (Microsoft).

Dat is een lang verhaal...

8

... maar ook een kort verhaal

9

... maar ook een kort verhaal

10

Inleiding C++ Bjarne Stroustrup:

“C++ is designed to:

be a better C.

support data abstraction.

support object-oriented programming.

support generic programming.”

Huiswerk: Dictaat Hs. 1

en practicumopdracht 1.

11

Practicumopdracht 1a #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { cout << "Geef je email adres: "; string mailAdres; cin >> mailAdres; string::size_type indexAt = mailAdres.find("@"); if (indexAt != string::npos) { cout << "Gebruiker: " << mailAdres.substr(0, indexAt) << endl; cout << "Machine: " << mailAdres.substr(indexAt + 1) << endl; } else { cout << mailAdres << " is geen geldig email adres!" << endl; } cout << "Druk op de return-toets." << endl; cin.get(); cin.get(); return 0; }


OGOPRG Les 2

13

Vraag

Welke software hoeft nooit uitgebreid of veranderd te worden?

Software die niemand gebruikt.

14

Nieuw! Objectgeoriënteerd Programmeren is een nieuwe

manier van denken ...

... over hoe we code en informatie in een computerprogramma kunnen structureren.

Programmeer paradigma’s:

imperative (C, Pascal).

functional (LISP, Haskell).

logic (Prolog).

object oriented (C++, Java, C#).

generic (ADA, C++, Java, C#).

15

Objectgeoriënteerd Denken De manier van probleem oplossen die gebruikt wordt

bij de objectgeoriënteerde programmeertalen en ontwerpmethoden lijkt vaak op de manier van probleem oplossen die mensen in het dagelijks leven ook gebruiken.

16

Voorbeeld Ik wil mijn oma een bosje bloemen sturen.

• object • message + arguments • receiver's responsibility • method (information hiding)

Sturen van een bosje bloemen…

17

1: Bezorg

bloemen 2: Bezorg

bloemen

4: Betaal

5: Stort

6: Betaal

3: Bezorg

bloemen

7: Betaal

http://www.google.nl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://lichtuitspotuit.nl/category/klazien-uut-zalk-2/&ei=25ZEVfuXHcL9UN7bgZAO&bvm=bv.92291466,d.d2s&psig=AFQjCNHt9c0j0zYmyXA4ERg577BguhN6mA&ust=1430644775080847

18

UML sequentiediagram

19

Vraag Wat is het verschil tussen een message en een functie?

Een message heeft een bepaalde receiver.

De method die bij de message hoort is afhankelijk van de receiver.

De receiver van een message kan ook tijdens run-time worden bepaald. Dynamic binding between the message (function name)

and method (code).

20

Class en object Sonja (bloemiste):

• class • instance (object) • hierarchy • inheritance (base and derived)

21

Verband tussen classes Aggregation = heeft een (of meer)

Inheritance = is een (speciaal soort)

UML klassendiagram.

22

Method binding Zoek in class van het receiver object.

Als daar geen method is zoek dan in de base class van de class van het receiver object.

Als daar geen method is zoek dan in de base class van de base class van de class van het receiver object.

Enzovoort.

Een method uit de base class kan overriden worden door een

method in een derived class.

24

Doel van object oriëntatie Construeren van herbruikbare software componenten.

Gebruiken van deze componenten bij het construeren van grote aanpasbare en uitbreidbare systemen.

Huiswerk: Bestudeer hoofdstuk 2 t/m

2.1 van het dictaat.


OGOPRG Les 3

26

Herbruikbare component: Breuk Waarom wil je programma’s maken die rekenen met

breuken in plaats van met floating point getallen (double)?

Waarom wil je een component Breuk maken?

Hoe doe je dat in C?

Wat zijn de nadelen van de C oplossing?

Hoe kan het beter in C++?

Wat zijn de voordelen van de C++ oplossing?

Kan het nog mooier?

Dictaat H2.2 t/m 2.28 (4 lessen).

27

Breuk in C Gebruik struct voor dataopslag.

Gebruik functies voor bewerkingen.

typedef struct { /* een breuk bestaat uit: */ int boven; /* een teller en */ int onder; /* een noemer */ } Breuk; Breuk normaliseer(Breuk b); Breuk som(Breuk b1, Breuk b2); Breuk som(Breuk b1, Breuk b2) { Breuk s; s.boven = b1.boven * b2.onder + b1.onder * b2.boven; s.onder = b1.onder * b2.onder; s = normaliseer(s); return s; }

Prototypes of Functie declaraties

Struct type declaratie

Functie definitie

28

Gebruik

Nadelen Breuk in C

b1.onder = 0 is een “ramp die wacht om te gebeuren”.

Programmeur die het beter denkt te weten kan zelf breuken gaan optellen: b3.teller = b1.teller + b2.teller; b3.noemer = b1.noemer + b2.noemer;

Verschillende programmeurs kunnen in verschillende delen van het programma de Breuk component uitbreiden: B.v. functies: maal, times, en multiply.

Breuk b1, b2, b3; b1.boven = 5; b1.onder = 12; b2.boven = 4; b2.onder = 9; b3 = som(b1, b2) Kan overal in het

programma staan!

OOPS!

29

Eigenschappen van C Breuk Onderhoudbaarheid.

Fout in component is niet gemakkelijk te vinden. Iedereen kan data van component “verzieken”.

Iedereen kan algoritme implementeren zonder implementatie van de component te gebruiken.

Als er “iets” niet goed gaat met component (b.v. vermenigvuldigen van breuken) moeten we het hele programma doorzoeken.

Aanpasbaarheid en uitbreidbaarheid.

Iedereen kan component aanpassen en uitbreiden.

Herbruikbaarheid.

Onduidelijk welke functies bij component horen en welke functies bij deze applicatie horen (en toevallig deze component gebruiken).

Slecht!

Slecht!

Te Goed!

30

Breuk in C++ Gebruik class voor dataopslag en bewerkingen.

class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; void plus(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; void Breuk::plus(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); }

Private data members

Class declaratie

Memberfunctie definitie

Public memberfuncties = interface

Private memberfunctie

31

Gebruik

Voordelen Breuk in C++

b1.onder = 0 geeft compilerfout.

Programmeur die het beter denkt te weten kan zelf geen breuken gaan optellen (zonder Breuk::plus te wijzigen).

Component Breuk kan slechts op 1 plaats in het programma uitgebreid worden.

Breuk a, b; a.leesin(); b.leesin(); a.plus(b); a.drukaf();

32

Eigenschappen van C++ Breuk Onderhoudbaarheid.

Fout in component is gemakkelijk te vinden. Als er “iets” niet goed gaat met component hoef je alleen de implementatie van de

component te doorzoeken. Fout moet in memberfuncties van de component zitten.

Je kunt niet (eenvoudig) om de interface van de class heenwerken. (Je kan zelf geen plus maken als je niet bij boven en onder kunt komen.)

Aanpasbaarheid en uitbreidbaarheid. Component kan maar op 1 plaats uitgebreid worden.

Private delen kunnen aangepast worden zonder dat de interface verandert. Dus zonder dat de code die de component gebruikt dit merkt! Zie practicum opgave 2c.

Herbruikbaarheid. Duidelijk welke functies bij component horen.

Goed!

Redelijk.

Goed!

Huiswerk: Bestudeer paragraaf 2.2 van het dictaat.


OGOPRG Les 4

34

Kenmerken van objecten In de vorige lessen hebben we de volgende objecten

leren kennen: Sonja en Klazien (Groningse bloemiste) (van de class Bloemiste) en a en b (van de class Breuk).

Kenmerken:

Geheugen (state). Elk object heeft zijn “eigen” geheugen.

Gedrag (behavior). Alle objecten van dezelfde class hebben hetzelfde gedrag.

Identiteit (identity). Elk object heeft een “eigen” identiteit (b.v. een naam).

35

Class Breuk (versie 1) class Breuk { public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs(); private: int boven; int onder; void normaliseer(); };

•Data members •Memberfuncties:

•Constructors •Vraag-functies. •Doe-functies.

int main() { Breuk a, b(-2), c(21, -9); // ...

36

Class Breuk (versie 1) int main() { Breuk a, b(-2), c(21, -9); cout << a.teller() << "/" << a.noemer() << endl; cout << b.teller() << "/" << b.noemer() << endl; cout << c.teller() << "/" << c.noemer() << endl; c.abs(); cout << c.teller() << "/" << c.noemer() << endl; cin.get(); return 0; }

37

Implementatie constructors Breuk::Breuk(): boven(0), onder(1) { } Breuk::Breuk(int t): boven(t), onder(1) { } Breuk::Breuk(int t, int n): boven(t), onder(n) { normaliseer(); }

Initialization list

int main() { Breuk h("half"); return 0; } Werkt dit? Wat moet je doen om dit wel te laten werken?

38

Constructor Compiler roept de constructor automatisch aan.

{ Breuk c(21, -9); // ... // ... // ... }

Reserveer geheugen op de stack voor c en roep constructor c.Breuk(21, -9) aan

Roep destructor c.~Breuk() aan en geef geheugen van c

weer vrij

39

Constructor en type conversie

Compiler roept de constructor automatisch aan als dat nodig is voor type conversie.

{ Breuk c(21, -9); // ... c.plus(5); // ... }

Reserveer geheugen op de stack en roep constructor

Breuk(5) aan

Roep destructor aan en geef geheugen van Breuk(5) weer vrij

c.plus(Breuk(5));

De C++ compiler denkt met je mee! Als je dat niet wilt

moet je explicit voor de constructor zetten.

40

Class Breuk class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs(); private: int boven; int onder; void normaliseer(); };

int main() { Breuk a, b; a.drukaf(); a.leesin(); b = a; b.drukaf(); Breuk c(a); c.drukaf(); return 0; }

Werkt dit?

41

Gratis bij elke class! constructor zonder argument (default constructor).

Deze constructor roept de default constructor aan van alle data members.

assignment operator (operator=). Deze assignment operator roept de assignment operator aan van alle data members.

copy constructor. Deze constructor roept de copy constructor aan van alle data members.

destructor. Deze destructor roept de destructor aan van alle data members.

Je kunt al deze functies ook zelf definiëren!

42

const Breuk / const memberfuncties

Je kunt een constante Breuk definiëren.

const Breuk kwart(1, 4); cout << kwart.teller() << '/' << kwart.noemer() << endl; // mag dit ? kwart.plus(5); // mag dit ?

Hoe weet de compiler dat?

43

Class Breuk (versie 1) class Breuk { public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); void abs(); private: int boven; int onder; void normaliseer(); };

•Vraag-functies: •Return type •Geen argumenten •const

•Doe-functies: •Geen return type (void) •Meestal argumenten

Breuk b(3, 4); const Breuk kwart(1, 4); cout << b.teller() << endl; b.plus(kwart); cout << kwart.teller() << endl; kwart.plus(b);

44

Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.3 t/m 2.10.

Compileert dit programma bij gebruik van versie 1 van Breuk?

Wat is de lengte en breedte van r1 en r2?

class Rechthoek { public: // ... (geen constructors) private: Breuk lengte; Breuk breedte; };

int main() { Rechthoek r1; // ... Rechthoek r2(r1); // ... }


OGOPRG Les 5

46

Class Breuk

Stel hergebruik Breuk component is succes!

Helpfiles

FAQ

Kan het beter?

Breuk a, b; a.leesin(); b.leesin(); a.plus(b); a.drukaf();

Breuk a, b; cin >> a >> b; a += b; cout << a;

Gebruik Breuk is vergelijkbaar met int!

Veel werk! Moeite waard?

47

Operator overloading

a += b;

a.operator+=(b);

De C++ compiler denkt met je mee!

48

Breuk in C++ class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; void operator+=(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; void Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); }

Operator overloading is simpel! ?

49

Breuk is een succes? Mag a += b += c; met int?

Dit is een constructie die je allicht niet wilt gebruiken, maar die wel mogelijk is!

Wat betekent dat voor onze Breuk klasse?

binary ’+=’ : no operator found which takes a right-hand operand of type ’void’

Oplossing?

b += c; a += b;

Kan dat niet beter?

class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk operator+=(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; Breuk Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return ?????; }

class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk operator+=(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; Breuk Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this; } 50

Fix Breuk::operator+=

Pas op! Deze code is niet correct.

Zie volgende sheet.

51

Breuk is geen succes! a += b += c;

werkt nu. Maarrr…

Werkt dit ook: (a += b) += c; ?

Oplossing?

reference

52

Reference In C++ zijn er 3 “soorten” variabelen:

“Gewone” variabelen.

Pointers.

References. Een reference is een andere naam voor een variabele die al bestaat.

int i; int& j = i; //initialisatie is verplicht! i = 3; cout << j << endl; // een reference is een "pseudoniem"

Is dit goed voor de onderhoudbaarheid?

53

Gebruik reference Je kunt een reference gebruiken als:

Globale variabele.

Lokale variabele.

Parameter.

Return type.

54

Call by value void swap(int p, int q) { int t = p; p = q; q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j); // ...

Deze code werkt niet goed!

Weet je nog waarom?

Oplossing?

55

Call by reference in C void swap(int* p, int* q) { int t = *p; *p = *q; *q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(&i, &j); // ...

p wijst naar i q wijst naar j

56

Call by reference in C++ void swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j); // ...

p is andere naam voor i q is andere naam voor j

Onder de “motorkap” wordt een reference

geïmplementeerd met een pointer.

57

Reference return Je kunt een reference ook teruggeven vanuit een

functie.

int& max(int& a, int& b) { if (a > b) return a; else return b; } int main() { int x = 2, y = 7, z; max(x, y) = 0; z = max(x, y); // ... }

Een functie die een reference teruggeeft kan ook links van een = teken gebruikt worden (is een

lvalue).

58

Fix Breuk::operator+= class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; Breuk& Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this; }

Met behulp van een reference kunnen we ook onnodige

kopietjes voorkomen.

59

Fix Breuk::operator+= class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(const Breuk& b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; Breuk& Breuk::operator+=(const Breuk& b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this; }

Waarom const?

60


Een reference lijkt op een pointer. Wat zijn de verschillen?

Noem 3 situaties waar een copy constructor nodig is.

Waarom zijn de parameters van max (zie boven) geen int of const int& ?

OGOPRG Les 6


62

Operator+ overloading { Breuk a, b, c; c = a + b; }

c.operator=(a.operator+(b));

Gratis! Zelf maken

Wat moet operator+ eigenlijk doen? Wat moet het parametertype zijn?

Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.

Wat moet het returntype zijn? Breuk Goed Breuk& Fout! Je hebt geen variabele die al bestaat. const Breuk Beter!

Geeft een fout bij: a + b = c;

63

Breuk::operator+ class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts); const Breuk operator+(const Breuk& rechts) const; private: int boven; int onder; void normaliseer(); }; const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje; }

Waarom const?

64

Breuk::operator+ De volgende implementaties zijn niet juist!

const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje; }

const Breuk& Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje; }

const Breuk& Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { *this += rechts; return *this; }

// Hint: const Breuk kwart(1, 4); Breuk b(2, 3), c; c = kwart + b;

const vergeten!

Return andere naam voor een “dode” variabele!

Receiver mag niet veranderen!

65

Breuk::operator+ probleem! { Breuk a, b; b = a + 5; b = 5 + a; }

b.operator=(a.operator+(5));

Breuk(5)

b.operator=(5.operator+(a));

Microsoft error: binary '+' : no global operator found which takes type 'Breuk'. GNU gcc error: No match for 'operator+' in '5 + a'.

Oplossing?

66

Globale operator+ overloading Je kunt de globale operator+ overloaden.

class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts); const Breuk operator+(const Breuk& rechts) const; private: // ... }; const Breuk operator+(int links, const Breuk& rechts); const Breuk operator+(int links, const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(links); hulpje += rechts; return hulpje; }

67

Fix: Breuk::operator+ { Breuk a, b; b = a + 5; b = 5 + a; }

b.operator=(a.operator+(5));

Breuk(5)

b.operator=(operator+(5, a));

Kan dit niet eenvoudiger?

68

Globale operator+ overloading Alternatief:

class Breuk { public: // ... Breuk& operator+=(const Breuk& rechts); private: // ... }; const Breuk operator+(const Breuk& links, const Breuk& rechts); const Breuk operator+(const Breuk& links, const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(links); hulpje += rechts; return hulpje; }

69

Fix: Breuk::operator+ { Breuk a, b; b = a + 5; b = 5 + a; }

b.operator=(operator+(a, 5));

Breuk(5)

b.operator=(operator+(5, a));

Breuk(5)

70

Operator== overloading

Wat moet operator== eigenlijk doen? Waarom is de globale operator== gebruikt en niet

Breuk::operator== ? Wat moeten de parametertypes zijn?

Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.

Wat moet het returntype zijn? bool Goed

{ Breuk a, b; if (a == b) /* ... */; }

if (operator==(a, b))

71

Operator== overloading Je kunt de globale operator== overloaden.

class Breuk { public: // ... int teller() const; int noemer() const; private: // ... }; bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r); bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.teller() == r.teller() &&

l.noemer() == r.noemer(); }

72

Breuk::operator== Waarom is de volgende implementatie niet juist!

Error: boven en onder zijn private!

class Breuk { public: // ... private: int boven; int onder; // ... }; bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r); bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.boven == r.boven && l.onder == r.onder; }

Wat te doen als er geen teller() en noemer() memberfuncties zijn ?

73

Breuk::operator== Friend!

class Breuk { public: // ... private: int boven; int onder; // ... friend bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r); }; bool operator==(const Breuk& l, const Breuk& r) { return l.boven == r.boven && l.onder == r.onder; }

74

Friend Vriendschap in C++ gaat wel erg ver ...

Geldt bij het gebruik van friend nog steeds het principe van information hiding?

A friend is someone who may touch your private

parts.

75


Let op! 2.24 en 2.25 zijn niet behandeld (mag je overslaan).

Maak een operator*= voor Breuk.

Maak een operator* voor Breuk.

Maak een operator!= voor Breuk.

Maak een operator< voor Breuk.

Maak een operator<= voor Breuk.

Maak een operator> voor Breuk.

Maak een operator>= voor Breuk.

Denk aan OO “afschuiven”!


OGOPRG Les 7

77

Operator<< overloading We willen breuken op dezelfde manier afdrukken als

integers.

{ Breuk b(12, -9); cout << "b = " << b << endl; // ... }

cout.operator<<("b = ").operator<<(b). operator<<(endl);

Bestaat al! Zelf maken Bestaat al!

Object van de class ostream

ostream aanpassen?

78

Operator<< overloading We willen breuken op dezelfde manier afdrukken als

integers.

{ Breuk b(12, -9); cout << "b = " << b << endl; // ... }

operator<<(cout.operator<<("b = "), b).operator<<(endl);


Object van de class ostream

Globale operator<< overloaden

79

Operator<< overloading

Wat moet het eerste parametertype zijn? ostream De uitvoer moet niet naar een kopietje van

het beeldschermgeheugen. ostream& Goed

Wat moet het tweede parametertype zijn? Breuk Goed const Breuk& Beter! Voorkomt onnodig kopietje.

Wat moet het returntype zijn? ostream De endl moet niet naar een kopietje van

het beeldschermgeheugen. ostream& Goed

{ Breuk a; cout << a << endl; }

operator<<(cout, a). operator<<(endl);

80

Operator<< class Breuk { public: // ... private: int boven; int onder; // ... friend ostream& operator<<(ostream& left,

const Breuk& right); }; ostream& operator<<(ostream& left, const Breuk& right) { left << right.boven << '/' << right.onder; return left; }

81

Gemak van overerving Er zijn verschillende classes afgeleid van ostream.

ostringstream Om te schrijven naar een string variabele.

ofstream Om te schrijven naar een file.

De overloaded operator<< kan ook met objecten van deze afgeleide classes worden gebruikt.

ostream

ostringstream ofstream

82

Gemak van overerving class Breuk { // ... friend ostream& operator<<(ostream& left, const Breuk& right); }; // ... int main() { Breuk b(12,-9); ofstream out("uitvoer.txt"); if (out) out << "b = " << b << endl; else cerr << "File uitvoer.txt kan niet geopend worden!"

<< endl; cin.get(); return 0; }

Gaat goed! Want ofstream “is een”

ostream.

83

Operator>> overloading We willen breuken op dezelfde manier inlezen als

integers.

{ int i, j; Breuk b; cin >> i >> b >> j; // ... }

cin.operator>>(i).operator>>(b). operator>>(j);

Bestaat al! Zelf maken

Object van de class istream

istream aanpassen?

Bestaat al!

84

Operator>> overloading We willen breuken op dezelfde manier inlezen als

integers.

{ int i, j; Breuk b; cin >> i >> b >> j; // ... }

operator>>(cin.operator>>(i), b). operator>>(j);


Object van de class istream

Globale operator>> overloaden

85

Operator>> overloading

Wat moet het eerste parametertype zijn? istream De invoer moet niet worden gelezen uit een

kopietje van het toetsenbordbuffer. istream& Goed

Wat moet het tweede parametertype zijn? Breuk De invoer moet niet naar een kopietje van a. Breuk& Goed

Wat moet het returntype zijn? istream i moet niet worden gelezen uit een

kopietje van het toetsenbordbuffer. istream& Goed

{ Breuk a; int i; cin >> a >> i; }

operator>>(cin, a). operator>>(i);

86

Operator>> istream& operator>>(istream& left, Breuk& right) { int teller; if (left >> teller) if (left.peek() == '/') { left.get(); int noemer; if (left >> noemer) right = Breuk(teller, noemer); else right = Breuk(teller); } else right = Breuk(teller); else right = Breuk(); return left; }

Deze operator>> hoeft geen friend te zijn van de

class Breuk

87

Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.28.


OGOPRG Les 8

89

Seperate compilation #ifndef _Memcell_ #define _Memcell_ class MemoryCell { public: int Read() const; void Write(int x); private: int StoredValue; }; #endif

#include "Memcell.h" int MemoryCell::Read() const { return StoredValue; } void MemoryCell::Write(int x) { StoredValue = x; }

#include <iostream> using namespace std; #include "Memcell.h" int main() { MemoryCell M; M.Write(5); cout << "Cell contents are " << M.Read() << endl;

Memcell.h

Memcell.cpp

Memappl.cpp

90

Seperate compilation

Memcell.h class MemoryCell { // ... };

Memcell.cpp #include "Memcell.h" // ... int MemoryCell::Read() {

Memappl.cpp #include "Memcell.h" // ... MemoryCell M;

Memcell.obj

Memappl.obj

Memcell.exe

compiler

linker

pre-compiler

91

Project Microsoft Visual C++ 2013

92

Hergebruik

Wat te doen als we twee variabelen van het type double willen verwisselen?

Wat te doen als we twee objecten van de class Breuk willen verwisselen?

void swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j); // ...

Copy – Paste is slecht voor de onderhoudbaarheid!

93

Generieke functie Gebruik een template functie.

template <typename T> void swap(T& p, T& q) { T t = p; p = q; q = t; } // ... int i = 3; int j = 4; swap(i, j); // ... Breuk b(1, 2); Breuk c(3, 4); swap(b, c);

Een template is een “mal” waarmee verschillende functies

“gemaakt” kunnen worden

void swap(int& p, int& q) { int t = p; p = q; q = t; }

void swap(Breuk& p, Breuk& q) { Breuk t = p; p = q; q = t; }

94

Class Dozijn In de class Dozijn kun je 12 integers opslaan.

class Dozijn { public: void zetIn(int index, int waarde); int leesUit(int index) const; private: int data[12]; }; // ... Dozijn d; d.zetIn(3, 13); // ... cout << "De plaats nummer 3 in d bevat de waarde: " << d.leesUit(3) << endl;

95

Class Dozijn void Dozijn::zetIn(int index, int waarde) { if (index >= 0 && index < 12) data[index] = waarde; } int Dozijn::leesUit(int index) const { if (index >= 0 && index < 12) return data[index]; return 0; /* ik weet niets beters */ } ostream& operator<<(ostream& o, const Dozijn& d) { o << d.leesUit(0); for (int i = 1; i < 12; ++i) o << ", " << d.leesUit(i); return o; }

96

Copy – Paste is slecht voor de onderhoudbaarheid!

Class Dozijn

Wat te doen als we 12 variabelen van het type double willen opslaan?

Wat te doen als we 12 objecten van de class Breuk willen opslaan?

int main() { Dozijn d1; for (int j = 0; j < 12; ++j) d1.zetIn(j, j * j); // vul d1 met kwadraten cout << "d1 = " << d1 << endl; cin.get(); return 0; }

d1 = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121

97

Generieke class Gebruik een template class.

template<typename T> class Dozijn { public: void zetIn(int index, const T& waarde); const T& leesUit(int index) const; private: T data[12]; }; // ... Dozijn<int> di;

Een template is een “mal” waarmee verschillende classes


class Dozijn { public: void zetIn(int index, const int& waarde); const int& leesUit(int index) const; private: int data[12]; };

98

Generieke class Dozijn template<typename T> void Dozijn<T>::zetIn(int index, const T& waarde) { if (index >= 0 && index < 12) data[index] = waarde; }

template<typename T> const T& Dozijn<T>::leesUit(int index) const {

if (index < 0) index = 0; if (index > 11) index = 11; return data[index]; }

template<typename T> ostream& operator<<(ostream& o, const Dozijn<T>& d) { o << d.leesUit(0); for (int i = 1; i < 12; ++i) o << ", " << d.leesUit(i); return o; }

Generieke class Dozijn int main() { Dozijn<int> d1; for (int j = 0; j < 12; ++j) d1.zetIn(j, j * j); // vul d1 met kwadraten cout << "d1 = " << d1 << endl; Dozijn<string> d2; d2.zetIn(0, "Drenthe"); d2.zetIn(1, "Flevoland"); // ... d2.zetIn(10, "Zeeland"); d2.zetIn(11, "Zuid-Holland"); cout << "d2 = " << d2 << endl; cin.get(); return 0; } 99

Wat doen we als we meer/minder dan 12 elementen willen opslaan?

d1 = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121 d2 = Drenthe, Flevoland, Friesland, Gelderland, Groningen, Limburg, Noord-Brabant, Noord-Holland, Overijssel, Utrecht, Zeeland, Zuid-Holland

100

Generieke class Gebruik een tweede template parameter.

template<typename T, int N> class Rij { public: void zetIn(int index, const T& waarde); const T& leesUit(int index) const; int aantalPlaatsen() const; private: T data[N]; }; // ... Rij<char, 26> alfabet;

Een template is een “mal” waarmee verschillende classes


class Rij { public: void zetIn(int index, const char& waarde); const char& leesUit(int index) const; int aantalPlaatsen() const; private: char data[26]; };

101

Generieke class Rij template<typename T, int N> void Rij<T, N>::zetIn(int index,

const T& waarde) { if (index >= 0 && index < N) data[index] = waarde; } template<typename T, int N> const T& Rij<T, N>::leesUit(int index)

const { if (index < 0) index = 0; if (index > N - 1) index = N - 1; return data[index]; } template<typename T, int N> int Rij<T, N>::aantalPlaatsen() const { return N; } template<typename T, int N> ostream& operator<<(ostream& o, const Rij<T, N>& r) { o << r.leesUit(0); for (int i = 1; i < N; ++i) o << ", " << r.leesUit(i); return o; }

Generieke class Rij int main() { Rij<int, 10> kwad; for (int i = 0; i < kwad.aantalPlaatsen(); ++i) kwad.zetIn(i, i * i); cout << "kwad = " << kwad << endl; Rij<char, 26> alfabet; for (int i = 0; i < alfabet.aantalPlaatsen(); ++i) alfabet.zetIn(i, 'A' + i); cout << "alfabet = " << alfabet << endl; cout << "de derde letter van alfabet is " << alfabet.leesuit(2)

<< endl; cout << "de honderste letter van alfabet is " <<

alfabet.leesuit(99) << endl; cin.get(); return 0; } 102

kwad = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81 alfabet = A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z de derde letter van alfabet is C de honderste letter van alfabet is Z

103

Template class std::array C++11 std::array<T, N> in C++ vervangt de C array.

Het aantal elementen N ligt vast na het compileren.

Elementen kunnen worden opgevraagd met operator[].

Je kunt een std::array “gewoon” vergelijken, toekennen en kopiëren.

Je kunt een std::array element voor element doorlopen met een range-based for.

std::array heeft memberfuncties:

size() geeft het aantal elementen (type: std::array<T, N>::size_type).

at(n) geeft reference naar element n. Geeft een fout (exception) als element n niet bestaat.

Template class std::array C++11

104

#include <iostream> #include <array> using namespace std; int main() { // definieer array van 15 integers array<int, 15> a; // vul met kwadraten for (array<int, 15>::size_type i = 0; i < a.size(); ++i) { a[i] = i * i; } // druk af for (array<int, 15>::size_type i = 0; i < a.size(); ++i) { cout << a[i] << " "; } cout << endl; // ...

Template class std::array C++11

106

#include <iostream> #include <array> using namespace std; int main() { // definieer array van 15 integers array<int, 15> a; // vul met kwadraten int i = 0; for (int& e: a) { e = i * i; ++i; } // druk af for (int e: a) { cout << e << " "; } cout << endl; // ...

107

Template class std::vector std::vector<T> in C++ is een dynamische array.

De std::vector kan groeien en krimpen.

Elementen kunnen worden opgevraagd met operator[].

Je kunt een std::vector “gewoon” vergelijken, toekennen en kopiëren.

Je kunt een std::vector element voor element doorlopen met een range-based for.

std::vector heeft memberfuncties:

size() geeft het aantal elementen (type: std::vector<T>::size_type).

at(n) geeft reference naar element n. Geeft een fout (exception) als element n niet bestaat.

push_back(e) voeg element e aan de vector toe.

108

Template class std::vector #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { // definieer vector van integers vector<int> v; // vul met kwadraten for (int i = 0; i < 15; ++i) { v.push_back(i * i); } // druk af for (vector<int>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i) { cout << v[i] << " "; } cout << endl; // ...

110

Template class std::vector C++11 #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main() { // definieer vector van integers vector<int> v; // vul met kwadraten for (int i = 0; i < 15; ++i) { v.push_back(i * i); } // druk af for (int e: v) { cout << e << " "; } cout << endl; // ...

111

Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.29.

Bestudeer dictaat (heel) hoofdstuk 3.


OGOPRG Les 9

113

Hergebruik van classes Aggregatie (Aggregation)

... heeft een (of meer) ...

Overerving (Inheritance)

... is een (speciaal soort) ...

114

Aggregatie Aggregatie (Aggregation)

... heeft een (of meer) ...

Een Rechthoek heeft een lengte en een breedte

van het type Breuk.

class Rechthoek { public: // ... private: Breuk lengte; Breuk breedte; };

115

Overerving Overerving (Inheritance)

... is een (speciaal soort) ...

Een Bloemiste is een (speciaal soort) Winkelier.

class Winkelier { // ... }; class Bloemiste: public Winkelier { // ... };

116

ADT aanpak enum Soort {sintBernard, tekkel}; class Hond { private: Soort s; // ... public: Krant haalKrant(); void blaf(); // ... }; Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant; }

void Hond::blaf() { switch (s) { case sintBernard: cout << "WOEF WOEF"; break; case tekkel: cout << "kef kef"; break; } }

Niet goed uitbreidbaar!

117

OO aanpak Een Tekkel is een Hond.

Een SintBernard is een Hond.

class Hond { private: // ... public: Krant haalKrant(); virtual void blaf(); // ... }; Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant; } void Hond::blaf() { cout << "blaf blaf"; }

Message kan overridden worden.

118

OO aanpak class SintBernard: public Hond { private: Whisky vat; public: virtual void blaf(); }; void SintBernard::blaf() { cout << "WOEF WOEF"; }

class Tekkel: public Hond { public: virtual void blaf(); }; void Tekkel::blaf() { cout << "kef kef"; }

119

Polymorfisme void doeJeWerk(Hond& h) { Krant k = h.haalKrant(); // ... }

int main() { SintBernard Boris; Tekkel Harry; if (!weekend) doeJeWerk(Harry); else if (zaterdag) doeJeWerk(Boris); cin.get(); return 0; }

Harry is van de class Tekkel maar een

Tekkel is een Hond.

Boris is van de class SintBernard maar een

SintBernard is een Hond.

h is een polymorfe parameter.

doeJeWerk is een polymorfe functie.

120

Uitbreidbaarheid Door de OO aanpak kan heel eenvoudig een nieuwe

soort hond worden toegevoegd.

Voeg zelf de classes DuitseHerder en MechelseHerder toe.

Welke code moet nu gewijzigd worden?

Welke code moet nu opnieuw gecompileerd worden?

121

Huiswerk! Bestudeer dictaat hoofdstuk 4 t/m 4.2.

Voeg zelf zelf de classes DuitseHerder en MechelseHerder toe. Gegeven is dat beide rassen Herdershonden zijn die een schapenkudde kunnen drijven en hoeden. Elk ras heeft een eigen blaf.

Beantwoord de vragen op de vorige sheet.


OGOPRG Les 10

123

Uitwerking Huiswerk Voeg DuitseHerder en MechelseHerder toe.

Welke code moet gewijzigd worden?

Welke code moet gecompileerd worden?

124

Tiroler Herder

© Toon van Driel

125

Tiroler Herder

© Toon van Driel

126

Inline memberfuncties Definitie van de

memberfuncties staat in de class declaratie.

Nadeel: Component kan niet zonder

source geleverd worden.

Voordeel: Minder typen.

class Hond { public: virtual void blaf() { cout << "blaf blaf"; } }; class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF"; } private: Whisky vat; };

127

Boodschap sturen via pointer class Hond { public: virtual void blaf() { cout << "blaf blaf" << endl; } }; int main() { Hond fikkie; fikkie.blaf(); Hond* phond(&fikkie); *phond.blaf(); (*phond).blaf(); phond->blaf();

Error: left of '.blaf' must have class/struct

Ok

Handige afkorting

int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris; hond.blaf();

128

Slicing problem polymorfisme werkt alleen bij * en &.

class Hond { public: virtual void blaf() { cout << "blaf" << endl; } }; class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" <<endl; } private: Whisky vat; };

Waar blijft de whisky? ? Waarom geen:

SintBernard& Waarom geen: SintBernard* ?

Niet Polymorf !

129

Abstract Base Class Er kunnen geen objecten

(variabelen) van een ABC gedefinieerd worden.

Een class die overerft van Hond en blaf() override is geen ABC meer.

Een class die overerft van Hond en blaf() niet override is een ABC.

class Hond { private: // ... public: Krant haalKrant(); virtual void blaf() = 0; // ... }; Krant Hond::haalKrant() { // ... blaf(); return krant; }

Puur virtueel

Oplossing voor het Slicing Problem

Slicing problem polymorfisme werkt alleen bij * en &.

int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris;

class Hond { public: virtual void blaf() = 0; }; class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" << endl; } private: Whisky vat; };

Error: 'Hond' : cannot instantiate abstract class

due to following members: 'void Hond::blaf(void)' : is

abstract

Hond is een ABC

130

131

Slicing Problem Maak alle base classes abstract.

Compiler voorkomt slicing!

Kan niet altijd:

Hergebruik class van een andere programmeur (evt. zonder source code).

Je moet nu zelf slicing voorkomen!

132

Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.3 t/m 4.5 en 4.11.

4.3: Memberfunctie overriding. Vanuit de in de derived class overridden memberfunctie kun je de originele functie in de base class aanroepen.

4.4: Abstract base class.

4.5: Constructors bij inheritance. Vanuit de constructor van de derived wordt automatisch de constructor van de base class aangeroepen. Je kunt ook zelf vanuit de constructor van de derived class een constructor in de base class aanroepen.

4.12: Slicing problem.

Nodig bij practicumopdracht 3a


OGOPRG Les 11

134

Overloading van memberfuncties class Class { public: void f() const { cout << "Ik ben f()" << endl; } void f(int i) const { // overload f() cout << "Ik ben f(int)" << endl; } }; int main() { Class object; object.f(); object.f(3); // ...

Uitvoer: Ik ben f() Ik ben f(int)

class Base { public: void f() const { cout << "Ik ben f()" << endl; } }; class Derived: public Base { public: void f(int i) const { // Verberg f() cout << "Ik ben f(int)" << endl; } };

Overloading en overerving

Uitvoer: Ik ben f() Ik ben f(int) Ik ben f()

int main() { Base b; Derived d; b.f(); d.f(3); d.f(); d.Base::f(); }

Conclusie: Overloading en overerving

gaan niet goed samen!

Error: 'Derived::f' :

function does not

take 0 arguments

Hiding-rule

135

136

Reden voor de hiding-rule // Code van Bas class Base { public: // geen f(...) }; // Code van Dewi class Derived: public Base { public: void f(double d) const { cout << "Ik ben f(double)" << endl; } }; int main() { Derived d; d.f(3); // ...

Uitvoer: Ik ben f(double)

137

Reden voor de hiding-rule // Aangepaste code van Bas class Base { public: // ... void f(int i) const { cout << "Ik ben f(int)" << endl; } }; // Code van Dewi niet gewijzigd int main() { Derived d; d.f(3); // Base::f(int) is hidden. Gelukkig maar! // ...

Uitvoer: Ik ben f(double)

Conclusie: De hiding-rule verhoogt de

onderhoudbaarheid!

Explicit overriding C++11 Sinds C++11 kun je expliciet aangeven dat je een

memberfunctie wilt overridden. Dit voorkomt dat je een memberfunctie “per ongeluk” overload.

Dit doe je door het woord override achter de memberfunctie te plaatsen.

De compiler geeft nu een foutmelding als er geen overriding wordt gebruikt.

138

class Base { public: void f(int i) const { cout << "Base::f(int) called." << endl; } virtual void g(int i) const { cout << "Base::g(int) called." << endl; } }; class Derived: public Base { public: void f(int i) const override { cout << "Derived::f(int) called." << endl; } virtual void g(int i) override { cout << "Derived::g(int) called." << endl; } };

139

Explicit overriding C++11

Error: 'Derived::f' : method with override specifier 'override' did not

override any base class methods Error: 'Derived::g' : method with override specifier 'override' did not

override any base class methods

OOPS: virtual vergeten!

OOPS: const vergeten!

Final overriding C++11

Je hebt blaf() in Herdershond

overridden maar je wilt niet dat

blaf() in classes die afgeleid zijn van Herdershond

opnieuw overridden wordt.

140

Final overriding C++11

141

class Herdershond: public Hond { public: virtual void blaf() final; // ... }; class DuitseHerder: public Herdershond { public: virtual void blaf(); // ... };

Error: 'Herdershond::blaf()': declared as 'final' cannot be

overridden by 'DuitseHerder::blaf'

142

private:

alleen bereikbaar in member functies van de class zelf

protected:

alleen bereikbaar in member functies van de class en in member functies van "nakomelingen" van de class

public:

altijd bereikbaar via object

Afscherming

Zie dictaat paragraaf 4.6.

144

Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.6 t/m 4.10, 4.12 en 4.13.

4.6: protected members.

4.7: Voorbeeld: ADC kaarten.

4.8: Overloading en overriding van memberfuncties.

4.9: Expliciet overridden van memberfuncties.

4.10: Final overridden van memberfuncties.

4.12 Voorbeeld: Opslaan van polymorfe objecten in een vector.

4.13 Voorbeeld: Impedantie calculator.

Nodig bij practicumopdracht 3c

145

Huiswerk! Maak het proeftentamen.

Zie blackboard

Of http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/proeftentamen_1.pdf

http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/proeftentamen_1.pdf


OGOPRG Les 12

147

Huiswerk! Bestudeer boek:

Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5de editie.

H1 en H2

H4 t/m 4.3


OGOPRG Les 13

149

Software Engineering Fases Wat wil de klant?

Analyse (find the requirements).

Hoe kun je het maken?

Design (structured or OO).

Waarmee kun je het maken?

Implement (write the code).

Werkt het?

Test (verify and validate).

Verification: Have we built the system right?

Does the system satisfy its specification?

Validation: have we built the right system?

Does the specification satisfy the customer's expectation?

150

Software Engineering Waterval methode

Traditionele methode.

Geschikt voor projecten met weinig risico.

Past goed bij gestructureerde aanpak.

Spiraal methode (Evolutionaire methode.)

Moderne methode.

Geschikt voor projecten met veel risico (onzekerheid).

Past goed bij OO aanpak.

151

Waterval = sequentieel

Analyse

Design

Implement

Test

152

Tijdsdruk...

Versnellen door in elkaar schuiven van waterval

model geeft problemen!

153

Spiraal = cyclisch

Analyse

Design Implement

Test

Typische duur van één cyclus: 3 weken!

154

Modelleren

Werkelijkheid

model

155

Wat modelleren we? Analyse

Maak een model van de te automatiseren werkelijkheid of van het op te lossen probleem. Domeinkennis structuur.

Functionele eisen gedrag.

Ontwerp

Maak een model van de oplossing.

Implementatie

Maak een model van het programma.

Bij OOA+OOD+OOP werken we steeds aan hetzelfde model

(seamless development)

156

Unified Modeling Language UML inleiding.

Hoofdstuk 1 en 2.

UML Klasse- en objectdiagram (1). Paragraaf 4.1 t/m 4.3, 4.4.2, 4.4.8, 4.4.9 en 4.4.17.

UML Use-case-diagram. Paragraaf 8.1 t/m 8.6.

UML Sequentie- en communicatiediagram. Paragraaf 10.1 t/m 10.4.

UML Toestands- en Activiteitsdiagram. Paragraaf 12.1 t/m 12.3 en H15.1 t/m 15.3.

UML Klassediagram (2) Paragraaf 4.4.4, 4.4.10 en 4.4.12.

157

Visual Paradigm for UML Tekenen van UML diagrammen.

Omzetten UML naar C++ (of Java, C#, Python enz).

Omzetten C++ (of Java, C#, Python) naar UML.

Beschikbaar in lokaal D1.049 (en ook thuis).

Visual Paradigm for UML SE

158


OGOPRG Les 14

160

Klassendiagram

Attributes = data members

Operations = member functions = messages

Tijdens het ontwikkelen van het model voeg je steeds meer details toe. Deze details kun je ook weer verbergen, zie: Rechtermuisknop -> Presentation Options -> Operation/Attribute Display Options.

161

Objectdiagram

Object is een instantie van een Class

Attributes = data members

In Visual Paradigm for UML kunnen attributes met waarden “verborgen” worden.

162

Fases

Analysis Design

Tijdens het ontwikkelen van het model voeg je steeds meer details toe. Deze details kun je ook weer verbergen, zie: Rechtermuisknop -> Presentation Options -> Operation/Attribute Display Options.

Code generatie Van je model kan C++ code worden gegenereerd:

Andersom is ook mogelijk: Van C++ code een model genereren.

163

164

Implementation = Code generatie

#ifndef __Rekening_h__ #define __Rekening_h__ class Rekening { public: bool open(); void stort(double bedrag); bool neemOp(double bedrag); private: double saldo; }; #endif

#include "Rekening.h" bool Rekening::open() { } void Rekening::stort(double bedrag) { } bool Rekening::neemOp(double bedrag) { }

Rekening.h

Rekening.cpp Code moet nog worden

ingevuld!

165

Implementation = Code generatie

166

Associatie

Labels: Altijd invullen!

Multipliciteit: Officiëel altijd in te vullen, maar in praktijk wordt deze weggelaten (aangenomen multipliciteit: 1)

Rol: eventueel invullen.

Leesrichting: gebruiken om “onnatuurlijke” leesrichting aan te geven.

167

Overerving (... is een ... ) Directeur.h #ifndef __Directeur_h__ #define __Directeur_h__ #include "Persoon.h" class Directeur: public Persoon { }; #endif

168

Aggregatie (... heeft een ...) Fiets heeft:

2 Wielen

1 Frame

169

Associatie Overerving

Aggregatie

Compositie Een compositie is een

speciaal soort aggregatie.

Aggregatie

“heeft een” relatie.

vaag gedefinieerd

Compositie

“bevat een” relatie.

deel behoort maar bij 1 geheel

levensduur deel <= levensduur geheel

Beginnende UML modelleerders gebruiken vaak ten onrechte compositie!

170

Compositie (... bevat een ...) Welke aggregaties zijn

composities?

Mens --- Nier

Mens --- Hersenen

PC --- Hard Disk

PC --- CPU

CPU --- Transistor

Radio --- Transistor

Let op! Het goede antwoord is afhankelijk van de applicatie.

171

Compositie (... bevat een ...) #ifndef __Fiets_h__ #define __Fiets_h__ #include "Frame.h" class Fiets { public: Frame Unnamed_Frame_; }; #endif

172

Compositie (... bevat een ...)

173

Compositie (... bevat een ...) #ifndef __Fiets_h__ #define __Fiets_h__ #include "Frame.h" class Fiets { private: Frame hetFrame; }; #endif

174

Compositie (... bevat een ...) #ifndef __Frame_h__ #define __Frame_h__ #include "Fiets.h" class Frame { public: Fiets* Unnamed_Fiets_; }; #endif

175


176


#ifndef __Frame_h__ #define __Frame_h__ class Frame { }; #endif

#ifndef __Fiets_h__ #define __Fiets_h__ #include "Frame.h" class Fiets { private: Frame hetFrame; }; #endif

177

Commentaar

178



H1 en H2

H4 t/m 4.3, 4.4.2 en 4.4.8.

Bedenk hoe je een aggregatie (geen compositie) kunt implementeren. Zie dictaat:

paragraaf 4.13.


OGOPRG Les 15

180

Voorbeeld

We willen van Hond graag een Abstract Base Class maken!

Waarom?

Pure virtual member function

181

Pure virtual member function

182

Pure virtual memberfunctie wordt in UML cursief weergegeven.

Abstract Base Class

183

Abstract Base Class

184

ABC wordt in UML cursief weergegeven.

185

Aggregatie implementatie

Hoe kunnen we een 0..1 aggregatie implementeren in class SintBernard?

WhiskeyVat data member?

WhiskeyVat& data member?

WhiskeyVat* data member?

Niet 0..1 maar 1.

Andere naam voor een WhiskeyVat

dat al bestaat. Onzin!

186


#ifndef __SintBernard_h__ #define __SintBernard_h__ class WhiskeyVat; class SintBernard { public: WhiskeyVat* heeft_om_zijn_nek; void blaf(); }; #endif

187


#ifndef __WhiskeyVat_h__ #define __WhiskeyVat_h__ class SintBernard; class WhiskeyVat { public: SintBernard* heeft_om_zijn_nek; }; #endif

188


189


190


#ifndef __SintBernard_h__ #define __SintBernard_h__ class WhiskeyVat; class SintBernard { public: void blaf(); private: WhiskeyVat* vat; }; #endif

191


Hoe kunnen we een 0..5 aggregatie implementeren in class Kennel?

array met Hond* -ers

array<Hond*, 5>

vector<Hond*>

Beter! Maar niet beschikbaar in Visual Paradigm

Goed! Wel beschikbaar in Visual Paradigm, ook bruikbaar voor 0..*

192


#include <vector> using namespace std; #ifndef __Kennel_h__ #define __Kennel_h__ class Hond; class Kennel { private: std::vector<Hond*> inwoners; }; #endif

Liever niet!

193

Opdracht Schrijf een testprogramma voor de hiervoor gemaakte

class Kennel.

Zet een SintBernard genaamd boris in de Kennel genaamd k.

Zet een Tekkel genaamd harry in de Kennel k.

Zet een SintBernard genaamd felix in de Kennel k.

Laat alle honden in de Kennel k blaffen.

Haal harry uit de Kennel k.


Bedenk eerst welke messages je naar een Kennel moet kunnen sturen.

194

Uitwerking

Waarom Hond& als parameter?

#include <vector> #ifndef __Kennel_h__ #define __Kennel_h__ class Hond; class Kennel { private: std::vector<Hond*> inwoners; public: void zetIn(Hond& h); void haalUit(Hond& h); void blafAllemaal(); }; #endif

195

Uitwerking Schrijf altijd eerst het testprogramma!

Test Driven Development

Gewenste uitvoer:

#include <iostream> using namespace std; #include "Hond.h" #include "SintBernard.h" #include "Tekkel.h" #include "Kennel.h" int main() { SintBernard boris; Kennel k; k.zetIn(boris); Tekkel harry; k.zetIn(harry); SintBernard felix; k.zetIn(felix); cout << "Alle honden in de kennel blaffen:" << endl; k.blafAllemaal(); k.haalUit(harry); cout << "Alle honden in de kennel blaffen:" << endl; k.blafAllemaal(); cin.get(); return 0; }

196

Kennel implementatie #include <algorithm> #include <iostream> using namespace std; #include "Kennel.h" #include "Hond.h" void Kennel::zetIn(Hond& h) { if (inwoners.size() < 5) inwoners.push_back(&h); else cout << "Kennel is al vol!" << endl; } void Kennel::haalUit(Hond& h) { inwoners.erase(find(inwoners.begin(), inwoners.end(), &h)); } void Kennel::blafAllemaal() { for (auto hp: inwoners) hp->blaf(); }



4.4.8 en 4.4.9.

Bestudeer dictaat:

paragraaf 4.12.

197


OGOPRG Les 16

199

UML diagrammen Statische structuur van programma.

UML Klassediagram.

Dynamisch gedrag van programma.

UML Objectdiagram.

UML Use-case-diagram.

UML Sequentiediagram.

UML Communicatiediagram.

UML Toestandsdiagram.

UML Activiteitsdiagram.

Use-case-diagram beschrijft het gedrag van het programma

gezien vanuit de gebruikers van het

programma.

200

UML Use-case-diagram Wordt gebruikt voor vastleggen van de functionele

eisen.

Actor

Systeemgrens

Use-case

201

Use-case beschrijving Naam Rekening openen

Actor Baliemedewerker

Aannamen Baliemedewerker heeft beschikking over de NAW-gegevens van de Klant.

De Klant kan zich legitimeren.

Beschrijving 1. De baliemedewerker maakt aan het systeem bekend dat een nieuwe

rekening aangemaakt moet worden en voert de NAW-gegevens van

de Klant in.

2. Als de klant een bedrijf is wordt het KvK nummer ingevoerd.

3. Het systeem controleert of de Klant al rekeningen heeft en of de Klant

rood staat op een van deze rekening. In dat geval treedt een

uitzondering [rood staan] op.

4. Het systeem maakt het nummer van de nieuwe rekening bekend aan

de baliemedewerker.

Uitzonderingen [rood staan] De baliemedewerker kan naar de use-case Geld storten

overgaan om de Klant de gelegenheid te geven het tekort aan te vullen.

Als het tekort is aangevuld wordt de use-case vervolgd bij stap 3.

Resultaat De Klant heeft minstens 1 rekening.

202

Use-case beschrijving

203


UML Klassediagram.







Sequentiediagram laat zien in welke volgorde

objecten elkaar berichten sturen.

Communicatiediagram laat zien welke objecten elkaar berichten sturen.

204

Sequentiediagram Boek (p.119):

wekker stuurt boodschap zoem

naar :Gebruiker

Actor Object

Tijd

Boodschap

Actor kan boodschap sturen naar object. Object kan boodschap sturen naar actor,

andere objecten en naar zichzelf.

Sequentiediagram Verbeterde versie:

205

Sequentiediagram Of eigenlijk nog beter:

206

Communicatiediagram Bevat dezelfde informatie als een sequentiediagram.

207

Conditionele boodschappen

208

209

Conditionele boodschappen

Iteratie van boodschappen

210

211

Iteratie van boodschappen void Kennel::blafAllemaal() { for (auto hp: inwoners) hp->blaf(); }

Visual Paradigm kan geen Sequence

Diagram tekenen vanuit C++ code.

Visual Paradigm kan geen code (ook geen

Java) genereren vanuit een Sequence Diagram

Boodschap aan jezelf

212

213

Constructor

214

Voorbeeld (vervolg...)

215

Opgave Maak een sequentiediagram waarin een

testprogramma de volgende acties uitvoert:

Zet een SintBernard genaamd boris in de Kennel genaamd k.

Zet een Tekkel genaamd harry in de Kennel k.


Uitwerking

216



Hoofdstuk 8 (behalve 8.5.3 en 8.7.6).

Hoofdstuk 10 (behalve 10.7).

Opgaven bij H8, H10 (zie BB).

Maak opgaven van voorgaande sheets:

Sequentiediagram.

217


OGOPRG Les 17

219


UML Klassediagram.







Toestandsdiagram laat de toestanden en toestandsovergangen van een klasse zien.

220

Toestandsdiagram Aanmaken van een toestandsdiagram van een klasse in

Visual Paradigm:

221

Toestandsdiagram Toestand van een WhiskeyVat

Worden we hier veel wijzer van?

222

Toestandsdiagram

223

Toestandsdiagram #include "WhiskyVat_sm.h" class WhiskyVat { private: WhiskyVatContext _fsm; public: WhiskyVat(): _fsm(*this) { } WhiskyVatContext& getContext() { return _fsm; } void maakVol() { _fsm.maakVol(); } void maakLeeg() { _fsm.maakLeeg(); } };

224

Toestandsdiagram #include "WhiskyVat.h" void state_Leeg(WhiskyVat *aWhiskyVat) { printf("Please select transition:\n"); printf("1. maakVol\n"); printf("0. quit\n"); int choice; scanf("%d", &choice); switch (choice) { case 1: aWhiskyVat->maakVol(); break; case 0: exit(0); } } void state_Vol(WhiskyVat *aWhiskyVat) { /* idem */

225

Toestandsdiagram

int main(int argc, char **argv) { WhiskyVat lWhiskyVat; while (true) { printf("Current state: %s\n",

lWhiskyVat.getContext().getState().getName()); if (&lWhiskyVat.getContext().getState() ==

&WhiskyVatFSM::Leeg) { state_Leeg(&lWhiskyVat); } else if (&lWhiskyVat.getContext().getState() ==

&WhiskyVatFSM::Vol) { state_Vol(&lWhiskyVat); } } }

226

Toestandsdiagram Current state: WhiskyVatFSM::Leeg Please select transition: 1. maakVol 0. quit 1 Current state: WhiskyVatFSM::Vol Please select transition: 1. maakLeeg 0. quit 1 Current state: WhiskyVatFSM::Leeg Please select transition: 1. maakVol 0. quit 0

229


UML Klassediagram.







Een Activiteitsdiagram laat een stroom van

activiteiten zien.

Activiteitsdiagram

230

Swimlane Start

Activiteit

Beslispunt

Samenkomst

Splitsing

Synchronisatie

Guard

Einde



Hoofdstuk 12.

Hoofdstuk 15.

H12 en H15 (zie BB).

Maak opgaven van voorgaande sheets:

Toestandsdiagram.

231


OGOPRG Les 18

233

Globaal en lokaal geheugen int global; void f(int parameter) { int local1; // ... } void main() { int local2; // ... f(local2); }

De compiler bepaalt wanneer variabelen

worden aangemaakt en opgeruimd.

234

Dynamisch geheugen Je kunt ook zelf beslissen wanneer een variabele

(object) wordt aangemaakt en opgeruimd.

Tekkel* hp = new Tekkel; hp->blaf(); delete hp;

Reserveer geheugenruimte (bij Operating System)

Geef geheugenruimte vrij (aan Operating System)

235

size_t s; cout << "Hoeveel Tekkels wil je? "; cin >> s; Tekkel* c = new Tekkel[s]; for (size_t i = 0; i < s; ++i) c[i].blaf(); delete[] c;

size_t s; cout << "Hoeveel Tekkels wil je? "; cin >> s; Tekkel a[s]; for (auto t: a) t.blaf();

Dynamische array Het geheugen wordt aangevraagd als het programma

runt grootte hoeft niet bij compileren bekend te zijn.

Statisch:

Dynamisch:

const size_t s = 5; Tekkel a[s]; for (auto t: a) t.blaf();

Error: expected constant

expression

Range-based for werkt hier niet.

236

Dynamisch geheugen Krachtig:

Je bepaalt zelf wanneer geheugen wordt aangemaakt of vrijgegeven.

Gevaarlijk:

Memory corruption.

delete te veel of delete van verkeerde pointer.

Memory leak.

delete vergeten.

Undefined behaviour.

gebruik van een deleted variabele.

Gebruik zoveel mogelijk standaard componenten zoals std::vector

237

Dynamische std::vector Het geheugen wordt aangevraagd als het programma

runt grootte hoeft niet bij compileren bekend te zijn.

Dynamisch: #include <vector>

using namespace std; vector<Tekkel>::size_type s; cout << "Hoeveel Tekkels wil je? "; cin >> s; vector<Tekkel> v(s); for (Tekkel t: v) t.blaf();

238

Constructor Wordt door de compiler aangeroepen

als een variabele gemaakt wordt.

class Breuk { public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); };

void main() { Breuk a, b(-2), c(21,-9); // ... }

239

Destructor Wordt door de compiler aangeroepen als een variabele

verwijderd wordt. class Breuk { public: Breuk(); Breuk(int t); Breuk(int t, int n); ~Breuk(); int teller() const; int noemer() const; void plus(Breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); };

void main() { Breuk a, b(-2), c(21,-9); // ... }

Breuk::~Breuk() { cout << "De breuk met teller " << boven << " en noemer " << onder << " is overleden." << endl; }

240

Constructor en destructor Compiler roept de constructor en destructor

automatisch aan.

{ Breuk a(21,-9); // ... // ... // ... }

Reserveer geheugen op de stack voor a en roep constructor a.Breuk(21,-9) aan

Roep destructor a.~Breuk() aan en geef geheugen van a

weer vrij

241

Constructor en destructor Compiler roept de constructor en destructor

automatisch aan.

{ Breuk* bp = new Breuk(21,-9); // ... delete bp; // ... }

Reserveer geheugen op de heap en roep constructor Breuk(21,-9) aan

Roep destructor ~Breuk() aan en geef

geheugen weer vrij

242

Gratis bij elke class! constructor zonder argument (default constructor).

Deze constructor roept de default constructor aan van alle data members.

copy constructor. Deze constructor roept de copy constructor aan van alle data members.

assignment operator (operator=). Deze assignment operator roept de assignment operator aan van alle data members.

destructor. Deze destructor roept de destructor aan van alle data members.

Je kunt al deze functies ook zelf definiëren!

243

Default destructor probleem De automatisch door de compiler aangemaakte default

destructor is niet virtual.

class Hond { public: virtual void blaf() = 0; }; class SB: public Hond { private: Whisky vat; public: SB() { vat.maakVol(); } virtual ~SB () { vat.maakLeeg(); } virtual void blaf() override { cout << "Woef woef" << endl; } };

int main() { Hond* Boris(new SB); Boris->blaf(); delete Boris; }

~SB() wordt niet aangeroepen!

244

Virtual destructor Als een class nu of in de toekomst als basis class

gebruikt wordt dan moet de destructor virtual zijn zodat van deze class afgeleide classes via een polymorphic pointer gedelete kunnen worden.

class Hond { public: virtual ~Hond() = default; virtual void blaf() = 0; }; class SintBernard: public Hond { public: virtual ~SintBernard(); };

C++11

245

Huiswerk! Voeg in practicum opgave 2b een destructor toe die

meldt dat een Tijdsduur is overleden.

Verklaar de uitvoer.

Verander nu in opgave 2b elke const Tijdsduur& door een Tijdsduur.

Verklaar de wijzigingen in de uitvoer.

Bestudeer dictaat:

Hoofdstuk 5 t/m 5.4.


OGOPRG Les 19

247


Geef de implementatie van de

constructor en de destructor.

class SintBernard: public Hond { public: SintBernard(); virtual ~SintBernard(); virtual void blaf() override; private: WhiskeyVat* vat; };

SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakVol(); } virtual ~ SintBernard::SintBernard() { vat->maakLeeg(); delete vat; } virtual void SintBernard::blaf() { cout << "WOEF WOEF" << endl; }

248

Implementatie

Aangemaakt met new

vat

:SintBernard

:WhiskeyVat

249

?

Copy constructor SintBernard a; SintBernard b(a);

SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakVol(); }

Default copy constructor: kopieert alle data members

Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor

definiëren.

a vat

b vat ?

250

Copy constructor Gewenst resultaat:

a vat

b vat

251

Copy constructor

Kun je ook een SintBernard in plaats van een const SintBernard& als parameter gebruiken? Nee! Want dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan

wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan ...

SintBernard::SintBernard(const SintBernard& r): Hond(r), vat(0) {

if (r.vat != 0) vat = new WhiskeyVat(*(r.vat)); }

252

operator= SintBernard a; SintBernard b; b = a;

Default assignment operator: assigned alle data members

b.vat = a.vat;

Dit is niet goed! We moeten zelf een operator= definiëren.

a vat

b vat

253

operator= Gewenst resultaat:

a vat

b vat

SintBernard& SintBernard::operator=(SintBernard r) { std::swap(vat, r.vat); return *this; }

SintBernard& SintBernard::operator=(const SintBernard& r) { SintBernard t(r); std::swap(vat, t.vat); return *this; }

254

operator=

Kun je ook een SintBernard in plaats van een const SintBernard& als parameter gebruiken?

Ja! Er wordt dan een overbodig kopietje gemaakt.

Ja!!! Het maken van het kopietje t is dan overbodig!

Wat is nut van SintBernard& return type en return *this?

a = b = c;

255

Wanneer zelf definiëren? Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:

die class een pointer bevat en

als bij het kopiëren van een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden gekopieerd en

als bij een toekenning aan een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden toegekend en

als bij het opruimen van een object van de class niet alleen de pointer, maar ook de data waar de pointer naar wijst moet worden opgeruimd.

256

Huiswerk! Bestudeer dictaat:

Paragraaf 5.5 t/m 5.10.


OGOPRG Les 20

258

Memberfuncties en data members

Elk object heeft zijn eigen data members terwijl de memberfuncties door alle objecten van een bepaalde class "gedeeld" worden.

class Hond { public: Hond(const string& n); void blaf(); private: string naam; }; Hond::Hond(const string& n): naam(n) { } void Hond::blaf() { cout << naam << " zegt: WOEF" << endl; }

259

Memberfuncties en data members

We willen bijhouden hoeveel objecten van de class Hond er op een bepaald moment bestaan.

int aantalHonden = 0; //dit is een globale variabele class Hond { public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf(); private: string naam; }; Hond::Hond(const string n): naam(n) { ++aantalHonden; } Hond::~Hond() { --aantalHonden; }

260

static Een static data member is een onderdeel van de

class en wordt door alle objecten van de class gedeeld.

class Hond { public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf(); static int aantal(); private: string naam; static int aantalHonden; };

261



int Hond::aantalHonden = 0; Hond::Hond(const string& n): naam(n) { ++aantalHonden; } Hond::~Hond() { --aantalHonden; } int Hond::aantal() { return aantalHonden; } void Hond::blaf() { cout << naam << " zegt: WOEF" << endl; }

262

static memberfuncties Twee manieren van aanroepen:

direct via de classnaam: class_naam::member_functie_naam(parameters) Voorbeeld: cout << Hond::aantal() << endl;

via een object van de class: object_naam.member_functie_naam(parameters) Voorbeeld: cout << h1.aantal() << endl;

Beperkingen t.o.v. een gewone memberfunctie: Een static memberfunctie heeft geen receiver (ook niet als

hij via een object aangeroepen wordt).

Een static memberfunctie heeft dus geen this pointer.

Een static memberfunctie kan dus geen "gewone" memberfuncties aanroepen en ook geen "gewone" data members gebruiken.

263



UML boek: paragraaf 4.4.4.

class Hond { public: Hond(const string& n); ~Hond(); void blaf(); static int aantal(); private: string naam; static int aantalHonden; };

264

static static in Visual Paradigm:

265

Huiswerk! Bestudeer dictaat:

Paragraaf 6.1.

Bestudeer extra voorbeelden over inheritance en polymorphisme:

http://bd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/extra.htm

Bestudeer boek:

4.5 en 4.6 (exclusief 4.6.8 en 4.6.9)

266

Overzicht stof OGOPRG Dictaat:

Hoofstuk 1 t/m 6 (alleen 6.1, de rest van hoofdstuk 6 is voor de “liefhebbers”).

Boek:

Hoofdstuk 1 en 2.

Hoofdstuk 4 (behalve 4.4.1, 4.4.3 t/m 4.4.7, 4.4.10 t/m 4.4.18, 4.6.8 en 4.6.9).

Hoofdstuk 8 (behalve 8.5.3 en 8.7.6).

Hoofdstuk 10 (behalve 10.7).

Hoofdstuk 12.

Hoofdstuk 15.

Opgaven! Zie slides en BB.

267

Afronden practicum

Deze week klaar! Anders onvoldoende.

Herkansing:

Mail naar [email protected] als je deel wilt nemen aan de herkansing. Er zal vervolgens een rooster worden gemaakt voor op maandag 29 juni (duaal) en voltijd 30 juni.

mailto:[email protected]


OGOPRG Les 21

269

ADT Array De grootte van een Array kan tijdens run-time bepaald

worden.

Bij het gebruik van [] wordt gecontroleerd of de index binnen de grenzen van de Array ligt.

Implementatie van Array:

Aangemaakt met new

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

270

ADT Array class Array { public: explicit Array(int s); Array(const Array& r); Array& operator=(const Array& r); ~Array(); int& operator[](int index); const int& operator[](int index) const; int length() const; bool operator==(const Array& r) const; bool operator!=(const Array& r) const; // ... // Er zijn vele uitbreidingen mogelijk. private: int size; int* data; };

271

ADT Array Array::Array(int s): size(s), data(new int[s]) { } Array::~Array() { delete[] data; }

Aangemaakt met new

4 size

data ? ? ? ?

0 1 2 3

272

?

?

0 1 4 9 ? ? ? ?

?

?

Copy constructor Array a(4); for (int j = 0; j < a.length(); ++j) { a[j] = j * j; // vul a met kwadraten } Array b(a);

Array::Array(int s): size(s), data(new int[s]) { } 4 size

data

0 1 2 3

4 size

data

a

b

Default copy constructor: kopieert alle data members

Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor

definiëren.

273

Copy constructor Gewenst resultaat:

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

b

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

a

274

Copy constructor

Kun je ook een Array in plaats van een const Array& als parameter gebruiken? Nee! Want dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan

wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen, maar dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan wordt de copy constructor aangeroepen maar, dan moet er een kopietje worden gemaakt en dan ...

Array::Array(const Array& r): size(r.size), data(new int[r.size]) {

for (int i = 0; i < size; ++i) data[i] = r.data[i]; }

275

operator= Array a(4); Array b(a.length()); for (int j = 0; j < a.length(); ++j) { a[j] = j * j; // vul a met kwadraten b[j] = j * a[j]; // vul b met derde machten } b = a;

4 size

data 0 1 8 27

0 1 2 3

b

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

a Default assignment operator: assigned alle data members

b.size = a.size; b.data = a.data;

Dit is niet goed! We moeten zelf een

operator= definiëren.

276

operator= Gewenst resultaat:

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

b size

data

4 size

data 0 1 4 9

0 1 2 3

a

Array& Array::operator=(Array r) { std::swap(data, r.data); std::swap(size, r.size); return *this; }

277

operator=

Kun je ook een Array in plaats van een const Array& als parameter gebruiken?

Ja! Er wordt dan een overbodig kopietje gemaakt.

Ja!!! Het maken van het kopietje t is dan overbodig!

Wat is nut van Array& return type en return *this?

a = b = c;

Array& Array::operator=(const Array& r) { Array t(r); std::swap(data, t.data); std::swap(size, t.size); return *this; }

278

Wanneer zelf definiëren? Een class moet een zelf gedefinieerde copy constructor, operator= en destructor bevatten als:

die class een pointer bevat en

als bij het kopiëren van een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden gekopieerd en

als bij een toekenning aan een object van de class niet de pointer, maar de data waar de pointer naar wijst moet worden toegekend en

als bij het opruimen van een object van de class niet alleen de pointer, maar ook de data waar de pointer naar wijst moet worden opgeruimd.

279

ADT Array versus C array Voordelen ADT Array:

Bij aanmaken mag de grootte een variabele zijn.

Bij gebruik [] wordt de index gecontroleerd.

Nadelen ADT Array:

Je kunt er alleen integers in opslaan!

Oplossing?

280

Template class Array template<typename T> class Array { public: explicit Array(int s); Array(const Array<T>& v); Array<T>& operator=(const Array<T>& r); ~Array(); T& operator[](int index); const T& operator[](int index) const; int length() const; bool operator==(const Array<T>& r) const; bool operator!=(const Array<T>& r) const; // ... // Er zijn vele uitbreidingen mogelijk. private: int size; T* data; };

template<typename T> Array<T>::Array(int s):

size(s), data(new T[s]) { }

281

Template class Array // ... int i; cout << "Hoe groot wil je de Array's "; cin >> i; Array<double> a(i); for (int j = 0; j < v.length(); ++j) a[j] = sqrt(j); // Vul a met wortels cout << "a[12] = " << a[12] << endl; Array<int> b(i); for (int j = 0; j < b.length(); ++j) b[j] = j * j; // Vul b met kwadraten cout << "b[12] = " << b[12] << endl; // ...

282

ADT Array versus std::Array Voordelen ADT Array:

Bij aanmaken mag de grootte een variabele zijn.

Bij gebruik [] wordt de index gecontroleerd.

Voordelen std::Array:

Grootte is een template parameter en hoeft dus niet opgeslagen te worden.

Je kunt range-based for gebruiken om door de std::Array te lopen.

Je kunt een std::Array initializeren met { … }

Oplossing?

283

ADT Array uitbreidingen C++11 #include <initializer_list> template <typename T> class Array { public: // ... // Support for initializer list Array(initializer_list<T> list); // Support for range-based for T* begin(); const T* begin() const; T* end(); const T* end() const; private: int size; T* data; };

284

ADT Array uitbreidingen C++11 template <typename T> Array<T>::Array(initializer_list<T> l):

size(list.size()), data(new T[size]) { auto listIter = list.begin(); for (int i = 0; i < size; ++i) { data[i] = *listIter++; } } template <typename T> T* Array<T>::begin() { return data; } template <typename T> const T* Array<T>::begin() const { return data; } template <typename T> T* Array<T>::end() { return data + size; } template <typename T> const T* Array<T>::end() const { return data + size; }

285

ADT Array uitbreidingen C++11 // ... Array<int> v = {1, 2, 3, 4}; for (auto e: v) { cout << e << " "; } cout << endl; // ...


Terugblik practicum

287

Inhoud Objectgeoriënteerd Programmeren in C++.

responsibility driven design (ontwerpen uitgaande van verantwoordelijkheden).

information hiding (het afschermen van informatie door middel van het scheiden van interface en implementatie).

abstraction (het afschermen van complexiteit door middel van het scheiden van interface en implementatie).

inheritance (het mogelijk maken van een nieuwe vorm van hergebruik, ... is een ... in plaats van ... heeft een ...).

polymorphism (veelvormigheid mogelijk gemaakt door dynamic binding).

Objectgeoriënteerd Ontwerpen met UML. klasse- en objectdiagrammen.

use-case-diagram.

sequence- en collaborationdiagrammen.

toestands- en activiteitendiagrammen.

Herbruikbaarheid Practicumopdracht 1

Hier heb je gezien dat de class std::string een eenvoudig te (her)gebruiken component is.

Een object van het type std::string: Slaat een character string op (private data members).

Heeft interface (public memberfuncties) waarmee:

Informatie over de opgeslagen string kan worden opgevraagd (find).

De opgeslagen string kan worden gewijzigd (erase).

Practicumopdracht 2a

Hier heb je zelf een ADT (Abstract DataType = herbruikbare component) Tijdsduur gemaakt.

Practicumopdracht 2b

Hier heb je door operator overloading toe te passen de herbruikbaarheid vergroot.

288

Aanpasbaarheid Practicumopdracht 2c

Hier heb je de implementie van de classs Tijdsduur gewijzigd (slaat alleen nog minuten op) zonder de interface aan te passen. Alle code die gebruik maakt van de component Tijdsduur merkt hier niets

van en hoeft niet aangepast te worden!

Beide implementaties hebben hun sterkte:

Implementatie van opdracht 2b kan sneller printen.

Implementatie van opdracht 2c kan sneller rekenen en gebruikt minder geheugen.

Doordat beide implementaties dezelfde interface hebben kan een gebruiker van de component (een programmeur) altijd nog wisselen van implementatie.

289

Herbruikbaarheid Practicumopdracht 2d

Hier heb je de code van de component Tijdsduur opgenomen in twee aparte files Tijdsduur.h en Tijdsduur.cpp

De herbruikbaarheid is hierdoor vergroot (component kan gebruikt worden door Tijdsduur.h te includen en Tijdsduur.cpp mee te linken).

De aanpasbaarheid is hierdoor vergroot (wisselen van implementatie kan nu door wisselen van files).

Je kan de component nu verspreiden zonder de source code vrij te geven. Door alleen Tijdsduur.h en een gecompileerde versie van Tijdsduur.cpp te verspreiden.

290

Uitbreidbaarheid Practicumopdracht 3b en 3c

Hier heb je gezien dat door het gebruik van overerving het in opdracht 3a gemaakte programma eenvoudig is uit te breiden met een nieuwe soorten werknemers: Stukwerker en Manager. De polymorphic functie printMaandSalaris(const Werknemer& w)

hoeft niet aangepast te worden.

Je hoeft alleen de “verschillen” te programmeren. Het “gemeenschappelijke” erf je over vanuit de basisklasse Werknemer.

Als het goed is heb je de basisklasse Werknemer abstract gemaakt om slicing te voorkomen.

291

Documents

Minor Elektrotechniek voor Ti - bd.eduweb.hhs.nlbd.eduweb.hhs.nl/ogoprg/pdf/OGOPRGv1.42.pdf · 0 Inhoud Les 1 Les 3 Les 4 Les 6 Les 7 Les 9 Les 10 Les 12 Les 15 Les 13 Les 16 Les