Inhoud. Les 13 Les 16 Les 19 Les 2 Les 5 Les 8 Les 11 Les 14 Les 17 Les 20 Les 3. Les 1. Les 7. Les 4. Les 10. Les 12 Les 15. Les 6.

Transcriptie

1 Inhoud Les 1 Les 4 Les 7 Les 10 Les 13 Les 16 Les 19 Les 2 Les 5 Les 8 Les 11 Les 14 Les 17 Les 20 Les 3 Les 6 Les 9 Les 12 Les 15 Les 18 Les 21 0

2 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 1

3 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. 2

4 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. 3

5 Plaats in curriculum Bouwt verder op GESPRG en MICPRG. Voorbereiding voor RTSYST (Real-Time Systemen) in ECK Voorbereiding voor minor Embedded Systems 4

6 Leermiddelen Blackboard OGOPRG (en ook Sheets, handouts. Studiewijzer. Practicumopdrachten. Dictaat: Objectgeoriënteerd Programmeren in C++. Boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie ISBN Ontwikkelomgeving: Microsoft Visual Studio Express 2013 for Windows Desktop. Visual Paradigm for UML

7 Een stapje verder......met programmeren en ontwerpen. 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). GESPRG en MICPRG zijn het fundament voor OGOPRG. Zie dictaat blz. 1. 6

8 Dat is een lang verhaal... 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). 7

9 ... maar ook een kort verhaal 8

10 ... maar ook een kort verhaal 9

11 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. 10

12 Practicumopdracht 1a #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { cout << "Geef je 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 adres!" << endl; cout << "Druk op de return-toets." << endl; cin.get(); cin.get(); return 0; 11

13 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 2

14 Vraag Welke software hoeft nooit uitgebreid of veranderd te worden? Software die niemand gebruikt. 13

15 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#). 14

16 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. 15

17 Voorbeeld Ik wil mijn oma een bosje bloemen sturen. object message + arguments receiver's responsibility method (information hiding) 16

18 Sturen van een bosje bloemen 1: Bezorg bloemen 4: Betaal 2: Bezorg bloemen 6: Betaal 3: Bezorg bloemen 5: Stort 7: Betaal 17

19 UML sequentiediagram 18

20 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). 19

21 Class en object Sonja (bloemiste): class instance (object) hierarchy inheritance (base and derived) 20

22 Verband tussen classes Aggregation = heeft een (of meer) Inheritance = is een (speciaal soort) UML klassendiagram. 21

23 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. 22

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. 24

25 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ 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). 26

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; Struct type declaratie Breuk normaliseer(breuk b); Breuk som(breuk b1, Breuk b2); Prototypes of Functie declaraties Breuk som(breuk b1, Breuk b2) { Functie definitie Breuk s; s.boven = b1.boven * b2.onder + b1.onder * b2.boven; s.onder = b1.onder * b2.onder; s = normaliseer(s); return s; 27

28 Gebruik Breuk b1, b2, b3; b1.boven = 5; b1.onder = 12; b2.boven = 4; b2.onder = 9; b3 = som(b1, b2) 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; Kan overal in het programma staan! OOPS! Verschillende programmeurs kunnen in verschillende delen van het programma de Breuk component uitbreiden: B.v. functies: maal, times, en multiply. 28

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. Slecht! Te Goed! Slecht! Onduidelijk welke functies bij component horen en welke functies bij deze applicatie horen (en toevallig deze component gebruiken). 29

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(); ; Class declaratie Public memberfuncties = interface Private data members Private memberfunctie Memberfunctie definitie void Breuk::plus(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); 30

31 Gebruik Breuk a, b; a.leesin(); b.leesin(); a.plus(b); a.drukaf(); 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. 31

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! Goed! Redelijk. Huiswerk: Bestudeer paragraaf 2.2 van het dictaat. 32

33 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ 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). 34

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); //... 35

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; 36

37 Implementatie constructors Breuk::Breuk(): boven(0), onder(1) { Breuk::Breuk(int t): boven(t), onder(1) { Initialization list Breuk::Breuk(int t, int n): boven(t), onder(n) { normaliseer(); int main() { Breuk h("half"); return 0; Werkt dit? Wat moet je doen om dit wel te laten werken? 37

38 Constructor Compiler roept de constructor automatisch aan. Reserveer geheugen op de stack voor c en roep constructor c.breuk(21, -9) aan { Breuk c(21, -9); //... //... //... Roep destructor c.~breuk() aan en geef geheugen van c weer vrij 38

39 Constructor en type conversie Compiler roept de constructor automatisch aan als dat nodig is voor type conversie. De C++ compiler denkt met je mee! Als je dat niet wilt moet je explicit voor de constructor zetten. Reserveer geheugen op de stack en roep constructor Breuk(5) aan { Breuk c(21, -9); //... c.plus(5); //... c.plus(breuk(5)); Roep destructor aan en geef geheugen van Breuk(5) weer vrij 39

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? 40

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! 41

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? 42

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); 43

44 Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.3 t/m class Rechthoek { public: //... (geen constructors) private: Breuk lengte; Breuk breedte; ; int main() { Rechthoek r1; //... Rechthoek r2(r1); //... Compileert dit programma bij gebruik van versie 1 van Breuk? Wat is de lengte en breedte van r1 en r2? 44

45 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 5

46 Class Breuk Breuk a, b; a.leesin(); b.leesin(); a.plus(b); a.drukaf(); Stel hergebruik Breuk component is succes! Helpfiles FAQ Kan het beter? Breuk a, b; cin >> a >> b; a += b; cout << a; Gebruik Breuk is vergelijkbaar met int! Veel werk! Moeite waard? 46

47 Operator overloading a.operator+=(b); a += b; De C++ compiler denkt met je mee! 47

48 Breuk in C++ class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; void operator+=(breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); ; Operator overloading is simpel!? void Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); 48

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? 49

50 Fix Breuk::operator+= class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk operator+=(breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); ; Pas op! Deze code is niet correct. Zie volgende sheet. Breuk Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return?????; *this; 50

51 Breuk is geen succes! a += b += c; werkt nu. Maarrr Werkt dit ook: (a += b) += c;? Oplossing? reference 51

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! Is dit goed voor de i = 3; cout << j << endl; onderhoudbaarheid? // een reference is een "pseudoniem" 52

53 Gebruik reference Je kunt een reference gebruiken als: Globale variabele. Lokale variabele. Parameter. Return type. 53

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? 54

55 Call by reference in C void swap(int* p, int* q) { int t = *p; *p = *q; *q = t; p wijst naar i q wijst naar j //... int i = 3; int j = 4; swap(&i, &j); //... 55

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. 56

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). 57

58 Fix Breuk::operator+= class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(breuk b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); ; Met behulp van een reference kunnen we ook onnodige kopietjes voorkomen. Breuk& Breuk::operator+=(Breuk b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this; 58

59 Fix Breuk::operator+= class Breuk { public: void leesin(); void drukaf() const; Breuk& operator+=(const Breuk& b); private: int boven; int onder; void normaliseer(); ; Waarom const? Breuk& Breuk::operator+=(const Breuk& b) { boven = boven * b.onder + onder * b.boven; onder *= b.onder; normaliseer(); return *this; 59

60 Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.11 t/m 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&? 60

61 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 6

62 Operator+ overloading { Breuk a, b, c; Gratis! Zelf maken c.operator=(a.operator+(b)); c = a + b; Wat moet operator+ eigenlijk doen? Wat moet het parametertype zijn? Breuk const Breuk& Wat moet het returntype zijn? Breuk Breuk& const Breuk Goed Beter! Voorkomt onnodig kopietje. Goed Fout! Je hebt geen variabele die al bestaat. Beter! Geeft een fout bij: a + b = c; 62

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(); ; Waarom const? const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) const { Breuk hulpje(*this); hulpje += rechts; return hulpje; 63

64 Breuk::operator+ De volgende implementaties zijn niet juist! const Breuk Breuk::operator+(const Breuk& rechts) { Breuk hulpje(*this); // Hint: hulpje += rechts; const Breuk kwart(1, 4); return hulpje; Breuk b(2, 3), c; c = kwart + b; 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; const vergeten! Return andere naam voor een dode variabele! Receiver mag niet veranderen! 64

65 Breuk::operator+ probleem! { Breuk a, b; b.operator=(a.operator+(5)); Breuk(5) b = a + 5; b.operator=(5.operator+(a)); b = 5 + a; Microsoft error: binary '+' : no global operator found which takes type 'Breuk'. GNU gcc error: No match for 'operator+' in '5 + a'. Oplossing? 65

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; 66

67 Fix: Breuk::operator+ { Breuk a, b; b.operator=(a.operator+(5)); Breuk(5) b = a + 5; b.operator=(operator+(5, a)); b = 5 + a; Kan dit niet eenvoudiger? 67

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; 68

69 Fix: Breuk::operator+ { Breuk a, b; b = a + 5; Breuk(5) b.operator=(operator+(a, 5)); Breuk(5) b.operator=(operator+(5, a)); b = 5 + a; 69

70 Operator== overloading { Breuk a, b; if (operator==(a, b)) if (a == b) /*... */; Wat moet operator== eigenlijk doen? Waarom is de globale operator== gebruikt en niet Breuk::operator==? Wat moeten de parametertypes zijn? Breuk const Breuk& Wat moet het returntype zijn? bool Goed Goed Beter! Voorkomt onnodig kopietje. 70

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(); 71

72 Breuk::operator== Waarom is de volgende implementatie niet juist! class Breuk { public: //... private: int boven; int onder; //... ; Error: boven en onder zijn private! 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? 72

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; 73

74 Friend Vriendschap in C++ gaat wel erg ver... A friend is someone who may touch your private parts. Geldt bij het gebruik van friend nog steeds het principe van information hiding? 74

75 Huiswerk! Bestudeer dictaat 2.21 t/m 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! 75

76 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 7

77 Operator<< overloading We willen breuken op dezelfde manier afdrukken als integers. { Breuk b(12, -9); ostream aanpassen? Bestaat al! Zelf maken Bestaat al! cout.operator<<("b = ").operator<<(b). operator<<(endl); cout << "b = " << b << endl; //... Object van de class ostream 77

78 Operator<< overloading We willen breuken op dezelfde manier afdrukken als integers. { Breuk b(12, -9); Globale operator<< overloaden Zelf maken Bestaat al! Bestaat al! operator<<(cout.operator<<("b = "), b).operator<<(endl); cout << "b = " << b << endl; //... Object van de class ostream 78

79 Operator<< overloading { Breuk a; operator<<(cout, a). operator<<(endl); cout << a << endl; Wat moet het eerste parametertype zijn? ostream ostream& De uitvoer moet niet naar een kopietje van het beeldschermgeheugen. Goed Wat moet het tweede parametertype zijn? Breuk const Breuk& Wat moet het returntype zijn? ostream ostream& Goed Beter! Voorkomt onnodig kopietje. De endl moet niet naar een kopietje van het beeldschermgeheugen. Goed 79

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; 80

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 81

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 Gaat goed! Want ofstream is een ostream. cerr << "File uitvoer.txt kan niet geopend worden!" << endl; cin.get(); return 0; 82

83 Operator>> overloading We willen breuken op dezelfde manier inlezen als integers. { int i, j; Breuk b; istream aanpassen? Bestaat al! Zelf maken Bestaat al! cin.operator>>(i).operator>>(b). operator>>(j); cin >> i >> b >> j; //... Object van de class istream 83

84 Operator>> overloading We willen breuken op dezelfde manier inlezen als integers. { int i, j; Breuk b; Globale operator>> overloaden Zelf maken Bestaat al! Bestaat al! operator>>(cin.operator>>(i), b). operator>>(j); cin >> i >> b >> j; //... Object van de class istream 84

85 Operator>> overloading { Breuk a; int i; operator>>(cin, a). operator>>(i); cin >> a >> i; Wat moet het eerste parametertype zijn? istream istream& De invoer moet niet worden gelezen uit een kopietje van het toetsenbordbuffer. 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 istream& i moet niet worden gelezen uit een kopietje van het toetsenbordbuffer. Goed 85

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 86

87 Huiswerk! Bestudeer dictaat

88 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 8

89 Seperate compilation #ifndef _Memcell_ #define _Memcell_ class MemoryCell { public: int Read() const; void Write(int x); private: int StoredValue; ; #endif Memcell.h Memcell.cpp #include "Memcell.h" int MemoryCell::Read() const { return StoredValue; void MemoryCell::Write(int x) { StoredValue = x; Memappl.cpp #include <iostream> using namespace std; #include "Memcell.h" int main() { MemoryCell M; M.Write(5); cout << "Cell contents are " << M.Read() << endl; 89

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 pre-compiler compiler linker Memcell.exe 90

91 Project Microsoft Visual C

92 Hergebruik 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! 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? 92

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; 93

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; 94

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; 95

96 Class Dozijn 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; Copy Paste is slecht voor de onderhoudbaarheid! d1 = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121 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? 96

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 gemaakt kunnen worden class Dozijn { public: void zetin(int index, const int& waarde); const int& leesuit(int index) const; private: int data[12]; ; 97

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; 98

99 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; 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 99 Wat doen we als we meer/minder dan 12 elementen willen opslaan?

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 gemaakt kunnen worden class Rij { public: void zetin(int index, const char& waarde); const char& leesuit(int index) const; int aantalplaatsen() const; private: char data[26]; ; 100

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; 101

102 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; kwad = 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81 cin.get(); alfabet = A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, return 0; N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z de derde letter van alfabet is C 102 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. 103

104 Template class std::array C++11 #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; //

105 Template class std::array C++11 #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; //

106 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. 107

107 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; //

108 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; //

109 Huiswerk! Bestudeer dictaat Bestudeer dictaat (heel) hoofdstuk

110 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 9

111 Hergebruik van classes Aggregatie (Aggregation)... heeft een (of meer)... Overerving (Inheritance)... is een (speciaal soort)

112 Aggregatie Aggregatie (Aggregation)... heeft een (of meer)... class Rechthoek { public: //... private: Breuk lengte; Breuk breedte; ; Een Rechthoek heeft een lengte en een breedte van het type Breuk. 114

113 Overerving Overerving (Inheritance)... is een (speciaal soort)... class Winkelier { //... ; class Bloemiste: public Winkelier { //... ; Een Bloemiste is een (speciaal soort) Winkelier. 115

114 ADT aanpak enum Soort {sintbernard, tekkel; class Hond { private: Soort s; //... public: Krant haalkrant(); void blaf(); //... ; Krant Hond::haalKrant() { //... blaf(); return krant; Niet goed uitbreidbaar! void Hond::blaf() { switch (s) { case sintbernard: cout << "WOEF WOEF"; break; case tekkel: cout << "kef kef"; break; 116

115 OO aanpak class Hond { private: //... public: Krant haalkrant(); virtual void blaf(); //... ; Message kan overridden worden. Een Tekkel is een Hond. Een SintBernard is een Hond. Krant Hond::haalKrant() { //... blaf(); return krant; void Hond::blaf() { cout << "blaf blaf"; 117

116 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"; 118

117 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; h is een polymorfe parameter. doejewerk is een polymorfe functie. Harry is van de class Tekkel maar een Tekkel is een Hond. Boris is van de class SintBernard maar een SintBernard is een Hond. 119

118 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? 120

119 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. 121

120 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 10

121 Uitwerking Huiswerk Voeg DuitseHerder en MechelseHerder toe. Welke code moet gewijzigd worden? Welke code moet gecompileerd worden? 123

122 Tiroler Herder Toon van Driel 124

123 Tiroler Herder Toon van Driel 125

124 Inline memberfuncties class Hond { public: virtual void blaf() { cout << "blaf blaf"; ; class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF"; private: Whisky vat; ; Definitie van de memberfuncties staat in de class declaratie. Nadeel: Component kan niet zonder source geleverd worden. Voordeel: Minder typen. 126

125 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 127

126 Slicing problem polymorfisme werkt alleen bij * en &. class Hond { public: virtual void blaf() { cout << "blaf" << endl; Waarom geen: ; class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" <<endl; private: Whisky vat; ;? SintBernard& SintBernard* Niet Polymorf! Waar blijft de whisky? int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris; hond.blaf(); 128

127 Abstract Base Class class Hond { private: //... Puur virtueel public: Krant haalkrant(); virtual void blaf() = 0; //... ; Krant Hond::haalKrant() { //... blaf(); return krant; 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. Oplossing voor het Slicing Problem 129

128 Slicing problem polymorfisme werkt alleen bij * en &. class Hond { public: virtual void blaf() = 0; ; Hond is een ABC class SintBernard: public Hond { public: virtual void blaf() { cout << "WOEF" << endl; Error: 'Hond' : private: cannot Whisky instantiate vat; abstract class ; due to following members: 'void Hond::blaf(void)' : is abstract int main() { SintBernard boris; Hond& rhond = boris; rhond.blaf(); Hond* phond = &boris; phond->blaf(); Hond hond = boris; 130

129 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! 131

130 Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.3 t/m 4.5 en : 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 132

131 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 11

132 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) 134

133 Overloading en overerving 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; ; Conclusie: Overloading en overerving gaan niet goed samen! Error: 'Derived::f' : function does not take 0 arguments Uitvoer: Ik ben f() Ik ben f(int) Ik ben f() Hiding-rule int main() { Base b; Derived d; b.f(); d.f(3); d.f(); d.base::f(); 135

134 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) 136

135 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 Conclusie: De hiding-rule verhoogt de onderhoudbaarheid! int main() { Derived d; d.f(3); // Base::f(int) is hidden. Gelukkig maar! //... Uitvoer: Ik ben f(double) 137

136 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

137 Explicit overriding C++11 OOPS: virtual vergeten! 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: OOPS: void const f(int vergeten! i) const override { cout << "Derived::f(int) called." << endl; virtual void g(int i) override { cout << "Derived::g(int) called." << endl; ; Error: 'Derived::f' : method with override specifier 'override' did not Error: override 'Derived::g' any base class : method methods with override specifier 'override' did not override any base class methods 139

138 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

139 Final overriding C++11 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' 141

140 Afscherming 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 Zie dictaat paragraaf

141 Huiswerk! Bestudeer dictaat paragraaf 4.6 t/m 4.10, 4.12 en : 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 Voorbeeld: Opslaan van polymorfe objecten in een vector Voorbeeld: Impedantie calculator. Nodig bij practicumopdracht 3c 144

142 Huiswerk! Maak het proeftentamen. Zie blackboard Of 145

143 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 12

144 Huiswerk! Bestudeer boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie. H1 en H2 H4 t/m

145 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 13

146 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? 149

147 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. 150

148 Waterval = sequentieel Analyse Design Implement Test 151

149 Tijdsdruk... Versnellen door in elkaar schuiven van waterval model geeft problemen! 152

150 Spiraal = cyclisch Test Analyse Typische duur van één cyclus: 3 weken! Implement Design 153

151 Modelleren Werkelijkheid model 154

152 Wat modelleren we? Analyse Maak een model van de te automatiseren werkelijkheid of van het op te lossen probleem. Ontwerp Domeinkennis structuur. Functionele eisen gedrag. 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) 155

153 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, en UML Use-case-diagram. Paragraaf 8.1 t/m 8.6. UML Sequentie- en communicatiediagram. Paragraaf 10.1 t/m UML Toestands- en Activiteitsdiagram. Paragraaf 12.1 t/m 12.3 en H15.1 t/m UML Klassediagram (2) Paragraaf 4.4.4, en

154 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). 157

155 Visual Paradigm for UML SE 158

156 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 14

157 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. 160

158 Objectdiagram Object is een instantie van een Class Attributes = data members In Visual Paradigm for UML kunnen attributes met waarden verborgen worden. 161

159 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. 162

160 Code generatie Van je model kan C++ code worden gegenereerd: Andersom is ook mogelijk: Van C++ code een model genereren. 163

161 Implementation = Code generatie Rekening.h #ifndef Rekening_h #define Rekening_h class Rekening { public: bool open(); void stort(double bedrag); bool neemop(double bedrag); private: double saldo; ; Rekening.cpp Code moet nog worden ingevuld! #endif #include "Rekening.h" bool Rekening::open() { void Rekening::stort(double bedrag) { bool Rekening::neemOp(double bedrag) { 164

162 Implementation = Code generatie 165

163 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 166 leesrichting aan te geven.

164 Overerving (... is een... ) Directeur.h #ifndef Directeur_h #define Directeur_h #include "Persoon.h" class Directeur: public Persoon { ; #endif 167

165 Aggregatie (... heeft een...) Fiets heeft: 2 Wielen 1 Frame 168

166 Associatie Overerving Aggregatie Compositie Beginnende UML modelleerders gebruiken vaak ten onrechte 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 169

167 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. 170

168 Compositie (... bevat een...) #ifndef Fiets_h #define Fiets_h #include "Frame.h" class Fiets { public: Frame Unnamed_Frame_; ; #endif 171

169 Compositie (... bevat een...) 172

170 Compositie (... bevat een...) #ifndef Fiets_h #define Fiets_h #include "Frame.h" class Fiets { private: Frame hetframe; ; #endif 173

171 Compositie (... bevat een...) #ifndef Frame_h #define Frame_h #include "Fiets.h" class Frame { public: Fiets* Unnamed_Fiets_; ; #endif 174

172 Compositie (... bevat een...) 175

173 Compositie (... bevat een...) #ifndef Fiets_h #define Fiets_h #include "Frame.h" class Fiets { private: Frame hetframe; ; #ifndef Frame_h #define Frame_h #endif class Frame { ; #endif 176

174 Commentaar 177

175 Huiswerk! Bestudeer boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie. H1 en H2 H4 t/m 4.3, en Bedenk hoe je een aggregatie (geen compositie) kunt implementeren. Zie dictaat: paragraaf

176 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 15

177 Voorbeeld We willen van Hond graag een Abstract Base Class maken! Waarom? 180

178 Pure virtual member function 181

179 Pure virtual member function Pure virtual memberfunctie wordt in UML cursief weergegeven. 182

180 Abstract Base Class 183

181 Abstract Base Class ABC wordt in UML cursief weergegeven. 184

182 Aggregatie implementatie Hoe kunnen we een 0..1 aggregatie implementeren in class SintBernard? WhiskeyVat data member? WhiskeyVat& data member? WhiskeyVat* data member? Andere naam voor een WhiskeyVat Niet 0..1 maar 1. dat al bestaat. Onzin! 185

183 Aggregatie implementatie #ifndef SintBernard_h #define SintBernard_h class WhiskeyVat; class SintBernard { public: WhiskeyVat* heeft_om_zijn_nek; void blaf(); ; #endif 186

184 Aggregatie implementatie #ifndef WhiskeyVat_h #define WhiskeyVat_h class SintBernard; class WhiskeyVat { public: SintBernard* heeft_om_zijn_nek; ; #endif 187

185 Aggregatie implementatie 188

186 Aggregatie implementatie 189

187 Aggregatie implementatie #ifndef SintBernard_h #define SintBernard_h class WhiskeyVat; class SintBernard { public: void blaf(); private: WhiskeyVat* vat; ; #endif 190

188 Aggregatie implementatie 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..* 191

189 Aggregatie implementatie #include <vector> using namespace std; #ifndef Kennel_h #define Kennel_h Liever niet! class Hond; class Kennel { private: std::vector<hond*> inwoners; ; #endif 192

190 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. Laat alle honden in de Kennel k blaffen. Bedenk eerst welke messages je naar een Kennel moet kunnen sturen. 193

191 Uitwerking #include <vector> #ifndef Kennel_h #define Kennel_h class Hond; Waarom Hond& als parameter? class Kennel { private: std::vector<hond*> inwoners; public: void zetin(hond& h); void haaluit(hond& h); void blafallemaal(); ; #endif 194

192 Uitwerking Schrijf altijd eerst het testprogramma! #include <iostream> using namespace std; Test Driven Development #include "Hond.h" #include "SintBernard.h" #include "Tekkel.h" #include "Kennel.h" Gewenste uitvoer: 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; 195

193 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(); 196

194 Huiswerk! Bestudeer boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie en Bestudeer dictaat: paragraaf

195 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 16

196 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. 199

197 UML Use-case-diagram Wordt gebruikt voor vastleggen van de functionele eisen. Actor Use-case Systeemgrens 200

198 Use-case beschrijving Naam Actor Aannamen Rekening openen Baliemedewerker 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 Resultaat [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. De Klant heeft minstens 1 rekening. 201

199 Use-case beschrijving 202

200 UML diagrammen Statische structuur van programma. UML Klassediagram. Dynamisch gedrag van programma. UML Use-case-diagram. UML Sequentiediagram. UML Communicatiediagram. UML Toestandsdiagram. UML Activiteitsdiagram. Sequentiediagram laat zien in welke volgorde objecten elkaar berichten sturen. Communicatiediagram laat zien welke objecten elkaar berichten sturen. 203

201 Tijd Sequentiediagram Boek (p.119): Actor Object Boodschap wekker stuurt boodschap zoem naar :Gebruiker Actor kan boodschap sturen naar object. Object kan boodschap sturen naar actor, andere objecten en naar zichzelf. 204

202 Sequentiediagram Verbeterde versie: 205

203 Sequentiediagram Of eigenlijk nog beter: 206

204 Communicatiediagram Bevat dezelfde informatie als een sequentiediagram. 207

205 Conditionele boodschappen 208

206 Conditionele boodschappen 209

207 Iteratie van boodschappen 210

208 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 211

209 Boodschap aan jezelf 212

210 Constructor 213

211 Voorbeeld (vervolg...) 214

212 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. Laat alle honden in de Kennel k blaffen. 215

213 Uitwerking 216

214 Huiswerk! Bestudeer boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie. Hoofdstuk 8 (behalve en 8.7.6). Hoofdstuk 10 (behalve 10.7). Opgaven bij H8, H10 (zie BB). Maak opgaven van voorgaande sheets: Sequentiediagram. 217

215 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 17

216 UML diagrammen Statische structuur van programma. UML Klassediagram. Dynamisch gedrag van programma. UML Use-case-diagram. UML Sequentiediagram. UML Communicatiediagram. UML Toestandsdiagram. UML Activiteitsdiagram. Toestandsdiagram laat de toestanden en toestandsovergangen van een klasse zien. 219

217 Toestandsdiagram Aanmaken van een toestandsdiagram van een klasse in Visual Paradigm: 220

218 Toestandsdiagram Toestand van een WhiskeyVat Worden we hier veel wijzer van? 221

219 Toestandsdiagram 222

220 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(); ; 223

221 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 */ 224

222 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); 225

223 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 0 226

224 UML diagrammen Statische structuur van programma. UML Klassediagram. Dynamisch gedrag van programma. UML Use-case-diagram. UML Sequentiediagram. UML Communicatiediagram. UML Toestandsdiagram. UML Activiteitsdiagram. Een Activiteitsdiagram laat een stroom van activiteiten zien. 229

225 Activiteitsdiagram Start Activiteit Swimlane Guard Beslispunt Splitsing Einde Synchronisatie Samenkomst 230

226 Huiswerk! Bestudeer boek: Warmer & Kleppe, Praktisch UML, 5 de editie. Hoofdstuk 12. Hoofdstuk 15. H12 en H15 (zie BB). Maak opgaven van voorgaande sheets: Toestandsdiagram. 231

227 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 18

228 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. 233

229 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) 234

230 Dynamische array Het geheugen wordt aangevraagd als het programma runt grootte hoeft niet bij compileren bekend te zijn. Statisch: const size_t s = 5; Tekkel a[s]; for (auto t: a) t.blaf(); Dynamisch: 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(); Range-based for werkt hier niet. Error: expected constant expression 235

231 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 236

232 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(); 237

233 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); //

234 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(); ; Breuk::~Breuk() { cout << "De breuk met teller " << boven << " en noemer " << onder << " is overleden." << endl; void main() { Breuk a, b(-2), c(21,-9); //

235 Constructor en destructor Compiler roept de constructor en destructor automatisch aan. Reserveer geheugen op de stack voor a en roep constructor a.breuk(21,-9) aan { Breuk a(21,-9); //... //... //... Roep destructor a.~breuk() aan en geef geheugen van a weer vrij 240

236 Constructor en destructor Compiler roept de constructor en destructor automatisch aan. Reserveer geheugen op de heap en roep constructor Breuk(21,-9) aan { Breuk* bp = new Breuk(21,-9); //... delete bp; //... Roep destructor ~Breuk() aan en geef geheugen weer vrij 241

237 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! 242

238 Default destructor probleem De automatisch door de compiler aangemaakte default destructor is niet virtual. class Hond { ~SB() wordt niet public: aangeroepen! 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; 243

239 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 { C++11 public: virtual ~Hond() = default; virtual void blaf() = 0; ; class SintBernard: public Hond { public: virtual ~SintBernard(); ; 244

240 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

241 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 19

242 Aggregatie implementatie class SintBernard: public Hond { public: SintBernard(); virtual ~SintBernard(); virtual void blaf() override; private: WhiskeyVat* vat; ; Geef de implementatie van de constructor en de destructor. 247

243 Implementatie SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakvol(); virtual ~ SintBernard::SintBernard() { vat->maakleeg(); delete vat; virtual void SintBernard::blaf() { cout << "WOEF WOEF" << endl; vat :WhiskeyVat :SintBernard Aangemaakt met new 248

244 Copy constructor SintBernard a; SintBernard b(a); Default copy constructor: kopieert alle data members SintBernard::SintBernard(): vat(new WhiskeyVat) { vat->maakvol(); a vat? b vat? Dit is niet goed! We moeten zelf een copy constructor definiëren. 249

245 Copy constructor Gewenst resultaat: a vat b vat 250

246 Copy constructor SintBernard::SintBernard(const SintBernard& r): Hond(r), vat(0) { if (r.vat!= 0) vat = new WhiskeyVat(*(r.vat)); 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

247 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 252

248 operator= Gewenst resultaat: a vat b vat 253

249 operator= SintBernard& SintBernard::operator=(SintBernard SintBernard::operator=(const SintBernard& r) { r) { std::swap(vat, SintBernard t(r); r.vat); return std::swap(vat, *this; t.vat); return *this; 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; 254

250 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. 255

251 Huiswerk! Bestudeer dictaat: Paragraaf 5.5 t/m

252 Objectgeoriënteerd Programmeren in C++ OGOPRG Les 20

253 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; 258

254 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; 259

255 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; ; 260

256 static Een static data member is een onderdeel van de class en wordt door alle objecten van de class gedeeld. 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; 261

257 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. 262

258 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; ; UML boek: paragraaf

259 static static in Visual Paradigm: 264