Föreläsning 4

1. Föreläsning 4

2. Arv – bakgrund (kap. 9) Katt pälsfärg smutsa_ned() klös_soffa() Hund pälsfärg favoritben smutsa_ned() ät_katt() Kanin pälsfärg slaktvikt smutsa_ned()

3. Arv – bakgrund • Många klasser delar på egenskaper och beteende • Det framstår onödigt att återskapa samma saker om och om igen • C++ erbjuder verktyg för att samla ihop gemensamma egenskaper och beteenden i överklasser

4. Problemlösningsmetodik • Börja med att identifiera alla klasser som behövs • Leta sedan efter beteenden som är gemensamma för flera klasser • Bryt ut i en överklass • Kontrollera även om det redan finns passande klasser

5. Lösning Husdjur pälsfärg smutsa ned() Katt klösSoffa() Kanin slaktvikt Hund favoritben ät katt()

6. Implikationer av arv • Underklassen är en utökad variant av överklassen • Underklassen klarar minst allt vad överklassen klarar, oftast mer • Underklassen innehåller garanterat all den data som finns i överklassen, dessutom kan extra data finnas

7. Implikationer av arv • Underklassens beteende är mer specialiserat • Överklassens beteende är mer generellt • Klasser som är mycket generaliserade är ofta abstrakta och kan inte instansieras • Husdjur • Fordon

8. Vad ärvs? • Medlemsfunktioner ärvs • Datamedlemmar ärvs • Friends (vänner) ärvs inte • Konstruktor ärvs inte • Basklassens (överklassen) konstruktor anropas via initieringslistan

9. Fordon class Fordon{public: Fordon(Person & owner) : m_owner(owner) {} Point GetPosition() { return m_position; } Person & GetOwner() { return m_owner; }protected: Point m_position; Person & m_owner;}; // Fordon initierar owner & position i sin// initieringslistaFordon(Person & owner) : m_position(10,5), m_owner(owner){}

10. Bil ärver från Fordon // Ärver från Fordonclass Bil : public Fordon{public: Bil(Person & owner);void TurnWheel(float wheel); protected:float m_wheelpos;} // Bilkonstruktorn anropar överklassens konstr.// OBS likheten med initieringslista av variablerBil::Bil(Person & owner) : Fordon(owner){ m_wheelpos = 0;}

11. Alltså är en Bil ett Fordon // vi kommer åt alla Fordons medlemsvariablervoid Bil::TurnWheel(float wheel){ m_wheelpos = wheel;int x = GetPosition().GetX();// vi kan använda m_owner som är deklarerad // i klassen Fordon cout << ”Bilen med ägare ” << m_owner.Name() << ” svänger med ratten” << endl;}

12. Motorcykel ärver från Fordon // Ärver från Fordonclass Motorcykel : public Fordon{public: Motorcykel(Person & owner);void SetColor(int color) { m_color = color; }int GetColor() { return m_color; }protected:int m_color;} // Konstruktorn anropar överklassens Fordon.Motorcykel::Motorcykel(Person & owner) : Fordon(owner){ m_color = 0;}

13. Gemensamt mellan Motorcykel och Bil • Motorcykel och bil har endast Fordon gemensamt • Inga andra egenskaper delas mellan objekten • Klasser byggs upp i trädstruktur • Underklasser är mer specialiserade • Underklasserna erbjuder samma gränssnitt som överklasserna

14. Metodersättning • En underklass kan ersätta en metod i överklassen genom att definiera om den i underklassen • Överklassens ursprungliga metod kan anropas från underklassen med operatorn :: • Exempel: Fordon::GetPosition()

15. Synligt arv (public)(kap. 9.3) • Synliga (public) medlemmar i överklassen blir synliga i underklassen • Skyddade (protected) medlemmar i överklassen blir skyddade i underklassen • Privata (private) medlemmar i överklassen kommer man inte åt från underklassen

16. Skyddat arv (protected) • Synliga (public) medlemmar i överklassen blir skyddade (protected) i underklassen • Skyddade (protected) medlemmar i överklassen blir skyddade i underklassen • Privata (private) medlemmar i överklassen kommer man inte åt från underklassen

17. Privat arv (private) • Synliga (public) och Skyddade (protected) medlemmar i överklassen blir privata (private) i underklassen • Privata (private) medlemmar i överklassen kommer man inte åt från underklassen

18. Tillgänglighet – översikt i överklass typ av arv i underklass public public public protected public protected private public ej åtkomlig public protected protected protected protected protected private protected ej åtkomlig public private private protected private private private private ej åtkomlig

19. Minneslayout • Nya datamedlemmar läggs till i slutet av klassen, ärvda medlemmar ligger alltid på samma offset i minnet Fordon Person & ägare Point position Bil Person & ägare Point position float wheelpos Motorcykel Person & ägare Point position int color

20. ! Statisk allokering • Ett statiskt allokerat objekt har en bestämd storlek reserverat i minnet • Ett underklass-objekt kräver mer lagringsutrymme än överklassobjekten för att få rum med de extra datamedlemmarna • Slicing – uppstår om ett objekt av en överklass tilldelas ett objekt av en underklass • All data i underklassen får inte rum, och förkastas därför • Undvik genom att använda pekare eller referenser

21. Exempel (slicing) Person owner(”kalle”);Bil b(owner);Fordon f = b; // SLICING!!! Fordon *f2 = &b; // OK

22. Exempel(tillgänglighet vid arv) class Stack : private Vector { public: void push(Elem e) {/* peta i vektorn */} Elem pop() {/* peta i vektorn */} }; Privat eller skyddat arv // main... Stack s;Elem e,e1,e2;… s.push(e1); s.push(e2); e=teststack.pop(); Vi får ett väldigt fult anropssnitt! t=teststack[10]; teststack.push_back(e); Vad händer om man använder public inheritance istället?

23. …en stack är inte en vektor • Snyggare och bättre med en vektor som beståndsdel (aggregat) istället för arv class Stack { public: push(Elem e) { theStack.pushBack(e); } Elem pop() { /* ... */ } private: Vector theStack; };

24. Konstruktor (kap. 9.2) • När ett objekt skapas sker följande • Konstruktorn för ev. överklass anropas alltid först • Konstruktorerna för den aktuella klassens datamedlemmar anropas • Satserna i den aktuella klassens konstruktor exekveras

25. Konstruktoranrop • Konstruktorn för en överklass kan anropas via underklassens konstruktor • Bil::Bil(Person & owner) : Fordon(owner)… • Om ingen konstruktor för överklassen specificeras anropas överklassens defaultkonstruktor

26. Destruktor • När ett objekt tas bort sker följande • Satserna i den aktuella klassens destruktor exekveras • Destruktorerna för den aktuella klassens datamedlemmar anropas • Destruktorn för ev. överklass anropas

27. Konstigheter vid arv • Funktionsöverlagring • Metoder deklarerade i en subklass döljer alla metoder med samma namn i basklassen, oavsett vilka parametrar metoderna har

28. Arv – fördelar (kap. 9.4) • Arv kan som vi har sett underlätta programmering genom att olika klasser kan dela på gemensam källkod • Arv för även med sig andra fördelar. När ett objekt ärver från en överklass garanterar vi att underklassen klarar allt som överklassen klarar

29. Användning av arv // skriv ut information om ett fordonvoid Fordonsinfo(Fordon & fordon){// alla fordon har en ägare Person & owner = fordon.GetOwner(); cout << ”Fordonet har en ägare vid namn ” << owner.Name(); } Person owner1(”kalle”);Person owner2(”olle”);Bil b(owner1);Motorcykel m(owner2);// vi kan behandla ”m” och ”b” som FordonFordonsinfo(b); // skriver ut ”kalle”Fordonsinfo(m); // skriver ut ”olle”

30. Multipelt arv (kap. 9.10) • Klasser kan ärva från mer än en klass • För varje klass specificeras om arvet är public, protected eller private • Används för att kombinera egenskaper från två eller flera klasser

31. Exempel (multipelt arv) • Amfibiebil ärver alla egenskaper som bil och båt har • En Amfibiebil är en Bil och en Båt Bil Båt Amfibiebil

32. Namnkonflikter • När klasser ärver från flera överklasser kan namnkonflikter uppstå • Exempel: om både bil och båt har implementerat två metoder som heter ”Print” • Namnkonflikterna löses genom att ersätta metoden ”Print” i underklassen och specificera vilken metod i överklassen som skall anropas. Detta löses med exempelvis ”Bil::Print”. Eventuellt kan bägge överklassernas metoder anropas efter varandra

33. Exempel (Amfibiebil) class Bil{public: Bil(int age) { m_age = age; }void Print() { cout << ”Bil, årsmodell ” << m_model; }protected:int m_model;}; class Bat{public: Bat(int length) { m_length = length; }void Print() { cout << ”Båt, längd ” << m_length; }protected:int m_length;};

34. Exempel (Amfibiebil) forts. class Amfibiebil : public Bil, public Bat{public: Amfibiebil(int age, int length) : Bil(age), Bat(length) {}// för att undvika namnkonflikter måste vi // ersätta metoden Printvoid Print() {// skriv först ut bilinformationen Bil::Print();// sedan båtinformationen Bat::Print(); }};

35. Exempel (multipelt arv) Fordon Bil Båt Amfibiebil

36. Konstigheter med multipelt arv • Multipelt arv kan medföra problem i vissa fall • Om en klass ärver från två klasser som har en gemensam överklass får underklassen dubblerade data från den gemensamma överklassen • Namnkonflikter uppstår för metoder från den gemensamma överklassen • Undvik multipelt arv