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Corso di Programmazione e Metodi NumericiIngegneria Aerospaziale – BAER

Unità 9

Ereditarietà

Unità 9

Domenico Daniele Bloisi

Docenti

Metodi Numericiprof. Vittoria [email protected]

Programmazioneprof. Domenico Daniele [email protected]@dis.uniroma1.it

Sito del corso http://www.dis.uniroma1.it/~pmn

Nota: %7E corrisponde alla tilde ~

Pagina 22011/2012EreditarietàUnità 9

Orario delle Lezioni

Lunedì 10.15 – 11.45Martedì 08.30 – 10.00Martedì 08.30 – 10.00Giovedì 10.15 – 11.45Venerdì 10.15 – 11.45

Aula 15, Via Scarpa 14Aula 15, Via Scarpa 14


Informazioni Generali

Ing. Domenico Daniele Bloisi, PhD

Dipartimento di Ingegneria Informatica Automatica e GestionaleAutomatica e GestionaleVia Ariosto 25(adiacente Piazza Dante,

A fermate Manzoni, Vittorio Emanuele,Tram 3 fermata via Labicana)

mailto:[email protected]

http://www.dis.uniroma1.it/~bloisiPagina 42011/2012Ereditarietà

Unità 9

Sommario – Unità 9

• Modularizzazione e astrazione• Definizione di classi• Metodi e variabili di istanza• Metodi e variabili di istanza• Controllo di accesso• Creazione dinamica di oggetti• Ridefinizione degli operatori• Progettazione di classi• Ereditarietà• Ereditarietà• Overriding dei metodi e polimorfismo


Creazione dinamica di un'istanzadella classeCome nel caso dei tipi di dati predefiniti, anche p er le istanze di una classe si può utilizzare il meccanismo di creazione dinamica.creazione dinamica.

Questo non comporta alcuna differenza per quanto riguarda la definizione della classe, ma soltanto pe r il programma cliente.


Esempi

Persona *p = new Persona("Antonio","roma",30);cout << "nome: " << p->getNome() << endl;p- >setResidenza (" milano ");p- >setResidenza (" milano ");cout << "eta\': " << p->getEta() << endl;delete(p);

L’istanza della classe persona viene creata usando l’allocazione dinamica tramite l’operatore new.


l’allocazione dinamica tramite l’operatore new.L’oggetto dovrà essere esplicitamente rilasciato tr amitel’operatore delete .La definizione della classe non varia.

Accessibilità degli oggetti

Persona *p1 = new Persona("Antonio","roma",30);Persona *p2 = new Persona("Paolo","roma",31);p1 = p2 ;p1 = p2 ;

L’istruzione di assegnazione imposta il riferimento di p1 uguale a quello di p2


L’area di memoria dell’oggetto associato ad “Antonio” rimarrà allocata, ma non disponibile , per tutta l’esecuzione del programma.

Accessibilità degli oggetti

Persona p1("Antonio","roma",30);Persona p2("Paolo","roma",31);p1 = p2 ;p1 = p2 ;

Nel caso di allocazione statica, come nell’esempio sopra, l’operatore di assegnazione tra oggetti della classe (e non tra riferimenti) ha


tra oggetti della classe (e non tra riferimenti) ha un significato diverso , cioè di copia della memoria

Ridefinizione di operatori

In C++ è possibile ridefinire gli operatori dellinguaggio=,==,+,<,>,<<,>>=,==,+,<,>,<<,>>per specializzarli agli oggetti delle classi defini te dall'utente.

Per esempio, l’operatore == ha un significato particolare per gli oggetti della classe string .


particolare per gli oggetti della classe string .

Uguaglianza tra oggetti

Definizione dell’operatore == per confrontare due persone

Nel file Persona.h si aggiunge la dichiarazione Nel file Persona.h si aggiunge la dichiarazione dell’operatore nella dichiarazione della classe.

class Persona {...bool operator==(const Persona& B) const;

};


};

Uguaglianza tra oggetti

Definizione dell’operatore == per confrontare due persone

Nel file Persona.cpp si implementa l’operatore come Nel file Persona.cpp si implementa l’operatore come segue.

bool Persona::operator==(const Persona& B) const {return (nome == B.nome) &&

(residenza == B.residenza) &&(eta == B.eta);

}


}

Esempio

Persona p1("Luigi", "roma", 30);Persona p2("Luigi", "roma", 30);if ( p1 == p2 )if ( p1 == p2 )

cout << "Sono uguali" << endl;else

cout << "Sono diversi" << endl;

stampa Sono uguali.


stampa Sono uguali.

Copia di oggetti

Per effettuare la copia di un oggetto si può ridefi nire l’operatore di assegnazione =.

Nel file Persona.h si aggiunge la dichiarazione dell’operatore nella dichiarazione della classe.

class Persona {...const Persona & operator=(const Persona& B);

};


};

Copia di oggetti

Per effettuare la copia di un oggetto si può ridefi nire l’operatore di assegnazione =.

Nel file Persona.cpp si implementa l’operatore come segue.

const Persona& Persona::operator=(const Persona& B) {

nome = B.nome;


residenza = B.residenza;eta = B.eta;return B;

}

Esempio

Persona p1("Luigi","roma", 30);Persona p2 = p1;if ( p1 == p2 && &p1 != & p2)if ( p1 == p2 && &p1 != & p2)

cout << "Oggetti distinti, " << "contenuto uguale" << endl;

elsecout << "Errore!!!" << endl;


Ridefinizione di altri operatori

Definizione dell’operatore di flusso di output per l a classe Persona

Nel file Persona.h si aggiunge la dichiarazione dell’operatore nella dichiarazione della classe.

class Persona {...friend ostream &operator<<(ostream &o, Persona &p);

};


};

Ridefinizione di altri operatori

Definizione dell’operatore di flusso di output per l a classe Persona

Nel file Persona.cpp si implementa l’operatore come segue.

ostream& operator<<(ostream &o, Persona &p) {o << "[" << p.nome << ", " << p.residenza <<

", " << p.eta << "]";return o;


return o;}

Note

La parola chiave friend permette a classi o funzioni che non sono membri di una determinata classe l'accesso a dati privati di quella classe .l'accesso a dati privati di quella classe .

L’operatore << è in effetti una funzione globale ( non membro della classe ), ma è dichiarata all’interno della classe e con il modificatore friend , in modo da consentire l’accesso anche ai campi privati, che altrimenti non sarebbe possibile .


altrimenti non sarebbe possibile .

Note

L’operatore << effettua le operazioni su un flusso di output di tipo ostream , che può essere lo schermo (cout ) o un file (oggetto ofstream ) e restituisce lo (cout ) o un file (oggetto ofstream ) e restituisce lo stesso stream per effettuare successive operazioni di scrittura sullo stream .In questo modo si possono concatenare flussi di div erso tipo.


Esempio

Persona p1("Nicola"," roma",30);Persona p2 ("Sara"," milano ",20);cout << "p1 = " << p1 << endl ;cout << "p1 = " << p1 << endl ;cout << "p2 = " << p2 << endl ;

stampa

p1 = [Nicola, roma, 30]


p1 = [Nicola, roma, 30]p2 = [Sara, milano , 20]

Altri aspetti della definizione delleclassi

• parametro implicito this

• variabili e metodi statici


Il parametro this

I metodi hanno tutti un parametro formale implicito standard denotato da this .

Questo parametro denota l’oggetto di invocazione.A fronte di una invocazione del metodo, this viene legato al riferimento dell’oggetto di invocazione ch e quindi funge da parametro attuale.

Il parametro this viene usato per accedere a variabili


Il parametro this viene usato per accedere a variabili di istanza e ai metodi dell’oggetto di invocazione.

Nota

Si noti che in generale this può essere omesso: il linguaggio lo inserisce omesso: il linguaggio lo inserisce automaticamente ogni volta che utilizziamo una variabile di istanza o un metodo della classe.


Uso di this

In alcuni casi, l'uso di this rende più leggibile ilprogramma, mentre il suo uso è necessario in casodi omonimia delle variabili di istanza e delle variabil idi omonimia delle variabili di istanza e delle variabil io dei parametri formali dichiarati nel metodo, comemostrato nell'esempio seguente.

Persona::Persona(string const &nome,string const &residenza,int eta)

{


{this->nome = nome;this->residenza = residenza;this->eta = eta;

}

Variabili e metodi statici

Le variabili statiche sono zone di memoria condiviseda tutti gli oggetti della classe.

I metodi statici sono metodi definiti all'interno d ellaclasse che sono invocati indipendentemente daglioggetti delle classi e che non possono accedere all evariabili di istanza (in quanto non associati ad alc unoggetto), ma solo alle variabili statiche.


Definizione e accesso di campi statici

Le definizione di campi (variabili e metodi) static i di una classe si effettua anteponendo la parola di una classe si effettua anteponendo la parola chiave static alla definizione del campo .

L'accesso ai campi statici e effettuato con la sintassinomeClasse :: nomeCampo


Ereditarietà

L’ereditarietà nei linguaggi orientati agli oggetti consiste nella definizione di una classe che è una specializzazione di una classe già esistente : una specializzazione di una classe già esistente : cioè di una classe che ha le stesse caratteristiche di una classe già esistente, ma alla quale si vogliono aggiungere delle nuove funzionalità (comportamenti) e/o nuove informazioni.


informazioni.

Ereditarietà

Invece di modificare la classe già definita, si cre a una nuova classe derivata da essa.

class Studente : public Persona {...

};

• Studente è una sottoclasse di Persona .Persona è una superclasse di Studente .


Persona è una superclasse di Studente .

• Studente è una classe derivata dalla classe basePersona .

Ereditarietà

Una sottoclasse eredita tutti i metodi e le variabili di istanza della superclasse e, invariabili di istanza della superclasse e, inpiù, può avere dei metodi e variabili di istanza specifici.


Esempio

class Studente : public Persona {private:

string facolta;public:public:

Studente(string n, string r, int e, string f);string getFacolta();

};

Gli oggetti della classe Studente sono caratterizzati


Gli oggetti della classe Studente sono caratterizzati dalle proprietà ereditate dalla classe Persona e, in aggiunta, dalla facoltà a cui lo studente è iscritt o.

Caratteristiche fondamentali delleclassi derivate• Tutte le proprietà (variabili di istanza e metodi) definite per la classe base vengono implicitamente definite anche nella classe derivata, cioè vengono ereditate danella classe derivata, cioè vengono ereditate daquest’ultima.

• La classe derivata può avere ulteriori proprietà r ispetto a quelle ereditate dalla classe base.

• Ogni oggetto della classe derivata è anche un oggetto


• Ogni oggetto della classe derivata è anche un oggetto della classe base e ciò implica che è possibile usa re un oggetto della classe derivata in ogni situazione ocontesto in cui si può usare un oggetto della class e base.

Costruttore di una classe derivata

Studente::Studente(string n, string r, int e, string f): Persona(n,r,e) // invoca il costruttore di Persona{{

facolta = f;}


Metodi e variabili ereditati

Gli oggetti della classe Studente ereditano tutti imetodi e le variabili di istanza di Persona

int main() {Persona *p = new Persona("Mario", "Roma", 50);cout << p->getNome() << p->getResidenza() << endl;Studente *s =

new Studente("Anna", "Roma", 23, "Lettere");cout << s->getNome() << s->getResidenza() <<

s- >getFacolta () << endl ;


s- >getFacolta () << endl ;}

Compatibilità

Oggetti delle classi derivate sono compatibili con glioggetti delle classi base (non il viceversa).

int main() {Persona *p = new Persona("Mario", "Roma", 50);Studente *s = new Studente("Anna", "Roma", 23,

"Ingegneria");Persona *pp;Studente *ss;pp = s; //OK! Studente è compatibile con Personass = p; //ERRORE! Persona non è compatibile con Studentecout << pp- >getNome (); // OK


cout << pp- >getNome (); // OKcout << pp->getResidenza(); // OKcout << pp->getFacolta(); // ERRORE! getFacolta non è un

// metodo di Persona}

Compatibilità tra parametri attuali eformali

Quanto visto a proposito delle regole di compatibil ità tra superclasse e sottoclasse si applica anche al passa ggio dei parametridei parametri

void stampaPersona(Persona* p) {cout << p->getNome() << p->getResidenza() <<

endl;}

void stampaStudente ( Studente* s) {


void stampaStudente ( Studente* s) {cout << s->getNome() << s->getResidenza() <<

s->getFacolta() << endl;}

Compatibilità tra parametri attuali eformaliint main() {

Persona *p =new Persona("Mario", "Roma", 50);new Persona("Mario", "Roma", 50);

Studente *s = new Studente("Anna", "Roma", 23, "Ingegneria");

stampaPersona(p);stampaPersona(s);stampaStudente(p);stampaStudente (s );


stampaStudente (s );}

stampaStudente(p); è errata in quanto p non è compatibile con Studente .

Overriding di metodi

Si dice che si e fatto overriding (letteralmente"sovrapposizione") di un metodo m() quandonella sottoclasse di definisce un metodo m()nella sottoclasse di definisce un metodo m()avente esattamente la stessa segnatura delmetodo m() della superclasse.


Overriding: esempio

class Persona {...void stampa();void stampa();virtual void stampav();

};void Persona::stampa() {

cout << nome << " " << residenza << " " << eta << endl;

}


void Persona::stampav() {cout << nome << " " << residenza << " "

<< eta << endl;}

Overriding del metodo stampa

class Studente : public Persona {...void stampa();void stampa();virtual void stampav();

};

void Studente::stampa() {cout << getNome() << " " << getResidenza() <<

" " << getEta() << " " << facolta << endl;}


void Studente::stampav() {cout << getNome() << " " << getResidenza() <<

" " << getEta() << " " << facolta << endl;}

Funzioni virtual

Quando una classe derivata eredita da una classe ba se, un oggetto della classe derivata può essere considerato sia come appartenente alla classe base sia considerato sia come appartenente alla classe base sia come appartenente alla classe derivata.

Se c’è overriding di un metodo, la chiamata risulta ambigua.

Se una funzione viene definita virtual nella classe


Se una funzione viene definita virtual nella classe base, allora la funzione della classe derivata sarà chiamata (se esiste). Se non è definita virtual , sarà invocata la funzione della classe base.

Esempio di cliente

int main() {Persona *p =

new Persona("Mario", "Roma", 50);new Persona("Mario", "Roma", 50);Studente *s = new Studente("Anna",

"Roma", 23, "Ingegneria");p->stampa();s->stampa();p->stampav();s- >stampav ();


s- >stampav ();}

Output

Mario Roma 50Anna Roma 23 IngegneriaMario Roma 50Mario Roma 50Anna Roma 23 Ingegneria


Polimorfismo

L’overriding di metodi porta ad avere polimorfismo, ovvero la presenza di metodi polimorfismo, ovvero la presenza di metodi con la stessa segnatura che si comportano in modo diverso all’interno di una gerarchia diclassi.


Esempio

int main() {Persona *p = new Persona("Mario", "Roma", 50);Studente *s = new Studente("Anna", "Roma", 23, Studente *s = new Studente("Anna", "Roma", 23,

"Ingegneria");Persona *ps = s; // OK per le regole di

//compatibilitàp->stampa();s->stampa();ps->stampa(); // ??? cosa stampa ???ps->stampav(); // ??? cosa stampa ???

}


}

Output

Mario Roma 50Anna Roma 23 IngegneriaAnna Roma 23Anna Roma 23Anna Roma 23 Ingegneria


Gerarchia di classi

• Una classe può avere molte sottoclassi.Per esempio, è possibile definire una sottoclassePersonaEsperta di Persona i cui oggetti rappresentano PersonaEsperta di Persona i cui oggetti rappresentano persone esperte in una data materia, dove la materi a di cui sono esperti è una proprietà specifica della cl asse.

• Una sottoclasse di una classe può avere a sua volt a sottoclassi. Per esempio, la classe Studente derivata da Persona può avere una sottoclasse StudenteLavoratore .


• É possibile quindi creare delle gerarchie di classi attraverso varie derivazioni.

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