Introduction à la programmation orientée objet en C++

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1 Introduction à la programmation orientée objet en C++

2 Utilisation d un type (class) #include <fstream> #define _USE_MATH_DEFINES #include <cmath> int main() { std::ofstream of("exemple.txt"); } const int npt=1000; for (double x=0.0; x<=m_pi; x+=m_pi/npt) of << x << " " << sin(x) << std::endl; Fichier contenant la déclaration de la classe ofstream Déclaration d un objet de type ofstream Utilisation de l opérateur << surchargé pour ofstream

3 Définition d une classe #ifndef COMPLEXE_H_INCLUDED #define COMPLEXE_H_INCLUDED class complexe { public: complexe(double re=0.0, double im=0.0) : re_(re), im_(im) {} double re() const { return re_; } double im() const { return im_; } complexe conjug() const; protected: double re_, im_; }; #endif

4 Organisation du code pour les classes Sauf pour les cas très simples (classes non réutilisables) on sépare le code des classes en deux fichiers : Un fichier en-tête (avec extension.h) contenant la déclaration de la classe et les définitions des fonctions inline. Un fichier source (.cpp) contenant les définitions des autres fonctions membres.

5 Membres Une classe contient des membres. Un membre peut être : Une fonction (méthode) Une variable Parmi les fonctions on peut avoir : Des opérateurs surchargés. Des constructeurs Des destructeurs

6 Méthodes Une fonction membre d une classe s appelle une méthode. Une méthode a accès à tous les membres. Une méthode définie dans le corps de la classe est automatiquement inline. Une méthode qui ne modifie pas l état de l objet auquel elle s applique doit être déclarée const. Une fonction membre qui surcharge un opérateur a un argument implicite (l objet auquel elle s applique).

7 Méthodes statiques Une fonction membre précédé du mot clé static n est pas attachée à un objet précis. Une fonction statique est utilisée en la préfixant par le nom de la classe à laquelle elle est attachée suivie de l opérateur de portée (::) et non pas de. comme pour les membres non statiques.

8 Const Un objet utilisé dans un contexte const ne peut pas voir son état (contenu) modifié. Un exemple de contexte const est une fonction où un des arguments est déclaré const. Si on appelle un membre d une classe celui-ci est supposé changer le contenu de l objet associé sauf s il a été déclaré const. Un membre (variable) peut être précédé du mot clé muttable si on considère que sa modification ne change pas l état de l objet.

9 Constructeurs Un constructeur est une fonction membre qui porte le même non que la classe. Un constructeur est automatiquement exécuté chaque fois qu un objet est crée. Un constructeur ne retourne rien (même pas void). Il peut avoir plusieurs constructeurs surchargés, on les distingue par leurs paramètres. Un constructeur à un seul argument sera utilisé comme une conversion de type sauf s il est préfixé par «explicit».

10 Destructeurs Les destructeurs portent le même nom que la classe précédé de ~. Un destructeur est appelé automatiquement chaque fois qu un objet est détruit. Il ne peut y avoir que un destructeur par classe. En général on utilise les destructeurs pour libérer des ressources qui ont été acquis dans le constructeur.

11 Opérateurs membres Si le premier argument d un opérateur qu on souhaite redéfinir est un objet de type A, alors cette opérateur peut être défini en tant que membre A. Un membre opérateur a un argument en moins que le même opérateur non membre (par exemple un opérateur binaire + aura un seul argument). Le premier argument est l objet auquel l opérateur s applique.

12 Exemple Class MyComplex { Public: MyComplex operator+(const MyComplex &that) const { return MyComplex(re_+that.re_,im_+that.im_); } }; Permet d écrire la somme de deux objets de la classe MyComplex Comme MyComplex w1(0,1), w2(1,0); MyComplex z=w1+w2;

13 Exemple L exemple précédent à pour équivalent en fonction non membre: MyComplex operator+(const MyComplex &w,const MyComplex &z) { return MyComplex(w.re()+z.re(),w.im()+z.im()); }

14 Exemple L expression z+w où z et w sont du type MyComplex équivaut à : operator+(z,w) si l opérateur est une fonction globalle. z.operator+(w) si l opérateur est une fonction membre.

15 Opérateur de copie L opérateur =, membre d une classe et qui prend comme argument un objet du type de cette classe est un opérateur de copie. Si on ne définit pas un opérateur de copie pour une classe un opérateur qui copie chaque membre est automatiquement généré. L opérateur de copie doit prendre comme argument une référence constante et retourner une référence. En général on retourne *this.

16 Opérations par défaut Si une classe ne définit pas une des opérations : constructeur par copie, opérateur d assignation, destructeur alors le compilateur crée une version triviale. Le constructeur par copie et l opérateur d assignation par défaut copient tous les membres. Le destructeur par défaut est vide. Si une classe ne définit aucun constructeur le compilateur crée un constructeur par défaut (sans arguments) trivial.

17 Accès aux membres Nous pouvons restreindre l accès à chaque membre d une classe. Il y a trois types d accès : public, accessible partout (pas de restrictions) private, accessible uniquement aux membres de la classe. protected, accessible aux membres de la classe et des classes dérivées. Une classe ou une fonction déclarée «friend» à un accès similaire à celui des membres.

18 Variables statiques Un membre statique d une classe est partagé par tous les objets de cette classe. Les membres statiques doivent être initialisées dans un fichier source (.cpp) en général le même où on définit les fonctions membre. On accède à une variable statique en utilisant l opérateur de portée, par exemple : MyComplex::epsilon, si epsilon est static double membre de MyComplex

19 Patrons de classes (templates) Si plusieurs classes partagent le même code on peut utiliser les patrons (templates en anglais). On dit que les templates sont une façon de définir du polymorphisme statique (par opposition au polymorphisme dynamique des classes dérivées). Si nous voulons définir des complexes en précision simple où double (ou même des entiers de Gauss) alors il suffit de transformer la classe MyComplex en template.

20 Exemple de template de classe template<typename T> Class MyComplex { public: MyComplex(const T &re, const T &im) : re_(re), im_(im) {} private: T re_; Tim_; };

21 Exemple de template de classe Pour créer une classe à partir du template de MyComplex on doit faire : MyComplex<float> z; MyComplex<double> w; Dans l exemple précédent les variables z et w ont des types différents.

22 Patrons de fonctions Nous pouvons aussi définir une famille de fonctions similaires par un template. L exemple le plus simple est celui de la fonction max : template<typename T> T& max(const T& x, const T& y) { if (x<y) return y; return x; }

23 Pour appeler la fonction max on fait simplement: double x=1.0, y=2.0; double z=max(x,y); Le compilateur choisit la version de la fonction max en fonctions des arguments de l appel. Ici on remplacera T par double et on appellera la fonction : max<double>(const double &, const double &);

24 Classes dérivées Une classe dérivée définit un type qui a les mêmes propriétés que une classe existante (la classe de base) et les étend. Une classe dérivée hérite tous les membres de sa classe de base. La syntaxe pour dire que la classe B dérive de la classe B est: class B : public A { };

25 Classes dérivées Si B est une classe dérivée de A, alors un objet de type B est aussi de type A. On peut affecter un objet de type B à une référence de type A, où un pointeur vers un objet B à un pointeur vers un objet de type A. class B : public A; class A; A *myb= new B;

26 Fonction virtuels Si une fonction non virtuelle apparaît dans une classe et dans sa classe dérivée alors la fonction appelée dépend de la déclaration de la variable contenant l objet. Une fonction est virtuelle si le mot clé «virtual» précède la fonction. Une fonction déclaré virtuelle dans une classe de base fait que la fonction appelée dépend de l objet et non pas de la déclaration de la variable le définissant.

27 class A { void f(); virtual void g(); }; class B : public A { void f(); virtual void g(); }; void func(a &obj) { obj.f(); obj.g(); } int main() { A mya; B myb; mya.f(); myb.f(); func(b); } A::f() est toujours appelé car B::g() f() n est toujours par virtuelle appeléet obj car g() est est déclaré virtuelle A. et obj une référence vers un objet de type B.

28 Exceptions Dans un projet complexe de C++ la détection et le traitement des erreurs ne peuvent, en général, se faire simultanément : Dans un bibliothèque on peu savoir qu une erreur s est produit, mais on ne sait pas comment le traiter. Dans un programme utilisant une bibliothèque on sait traiter l erreur (par exemple en affichant un message) mais la détection peut être très difficile ou couteuse.

29 Les techniques traditionnelles des langages non objet (C, etc.) qui consistent à traiter les erreurs par code sont incompatibles avec des fonctions qui retournent des valeurs, par exemple: FILE *fp; fp = fopen( myfile, r ); if (fp == (FILE *) NULL) { fprintf(stderr, Erreur à l ouverture de myfile\n ); exit(1); } Montre bien que on suppose que NULL n est pas une valeur possible, sinon cette technique ne marche pas.

30 Cet exemple montre bien qu on utilise un type (FILE *) sensé représenter un fichier pour traiter une erreur d ouverture de fichier. L exemple montre aussi que si cette fonction est membre d une bibliothèque elle peut être appelé dans un contexte où la sortie d erreurs standard (stderr) n est pas visible par l utilisateur. Si on est dans un contexte graphique il serait mieux d ouvrir une fenêtre d erreur.

31 Catch En C++ pour détecter des erreurs on utilise catch. La syntaxe est la suivante : try { } catch (T var) { } catch ( ) { } Code à exécuter où des exceptions peuvent se produire. Traitement de l erreur de type T qui est accessible dans la variable var. Nombre quelconque de blocs catch avec des erreurs de types différents. Bloc à exécuter pour des type d erreurs non encore traités (optionnel).

32 Throw On signale qu'une erreur s est produite avec l instruction throw. On dit qu on jette une exception. La syntaxe de throw est très simple : throw var;

33 La stdc++ propose des classes adaptés au traitement des erreurs. Toutes les classes d exceptions de stdc++ derivent de std::exception (déclarée dans <exception>. L interface publique de std::exception contient une fonction membre what() qui retourne un const char *. La liste des classes peut etre consultée dans le livre de Josuttis.

34 Assert et invariants On appelle assertion un test d une condition qui doit toujours être vraie. Si le test d un assert est faux on arrête le programme (quelques fois on peut aussi faire appel à un déboguer) Une assertion n est vérifiée que en mode debug. Les assert sont très utiles pour s assurer la correction d un programme. Une fois compilé en mode release les asserts n ont aucun effet (ils ne pénalisent pas le temps d exécution.

35 On peut utiliser les asserts de la bibliothèque C. #include <iostream> #include <cassert> int main(int argc, char*argv[]) { assert(argc>1); std::cout << argv[1] << std::endl; Fichier en-tête contenant assert assert(condition). Si la macro NDEBUG est définie cette disparaît. return 0; }

36 Compilation en mode debug : $ g++ -o assert assert.cpp $./assert abc abc $./assert assertion "argc>1" failed: file "assert.cpp", line 6 7 [sig] assert 4320 c:\pedro\work\enseignement\evry\dess IM\assert.exe: * * fatal error - called with threadlist_ix -1 Hangup C0mpilation en mode release: $ g++ -D NDEBUG -o assert assert.cpp $./assert $./assert abc abc

37 Tests unitaires Un test unitaire vérifie que un morceau de C++ (une classe, une fonction, etc.) fait bine ce qu il est sensé de faire. L idée de tests unitaire est très utilisée en Java où le framework junit est très populaire. En C++ le framework cppunit est disponible gratuitement.

38 Documentation Écrire la documentation d un projet C++ peut s avérer un travail long et peu motivant. Si on ne fait pas preuve d organisation les documents auront du mal à rester actualisés. Celui qui écrit le code est le plus compétant pour initier la documentation. Maintenir la documentation à coté du code permet une gestion plus simplifiée.

39 Doxygen utilise des commentaires spéciaux : /**. */ /// Ces commentaires doivent être positionnés devant l unité syntaxiques qu ils documentent (classe, fonction, membre, etc.) Quelques commentaires peuvent commencer par une commande qui indique à quoi ils s appliquent : par exemple f.ccp */ s applique au fichier source f.cpp.

40 Doxygen permet de générer du html et du LaTeX (et avec ça du pdf). Pour générer un document avec doxygen : 1.Créer le fichier de configuration de doxygen (doxygen g f.doxy) 2.Éditer le fichier de configuration généré, faire attention aux variables qui guident les fichiers à inclure où à exclure du projet. 3.Lancer doxygen.