La programation orientée objet en C++

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1 La programation orientée objet en C++ Houssam HNAIDI Basé sur le cours de Camille COMBIER 20 janvier 2012 Liris - CNRS Lyon Houssam HNAIDI Formation C++ 1/ 40

2 Plan 1 Héritage Principe Protected 2 Différents Héritages Héritage Privé Héritage Protégé Héritage Public Bilan 3 Surcharge Presentation Constructeurs et destructeurs 4 Polymorphisme Definition Conversions 5 Types statiques/dynamiques Definitions Fonctions virtuelles Classes abstraites

4 Principe Regroupement des membres d une ou plusieurs autres classes Les classes transmettant leurs membres sont des Classes de base la classe nouvellement crée est appelée Classe dérivées Houssam HNAIDI Formation C++ 4/ 40

5 Principe Dérivation Base1 b1() Base2 b2() Deriv b1() b2() Houssam HNAIDI Formation C++ 5/ 40

6 Principe Syntaxe Définition de l héritage lors de la déclaration des classes Code : Syntaxe class Deriv : public Base1, private Base2, protected Base3 Si une classe dérivée hérite d une seule classe de base on dit Héritage simple Si une classe dérivée hérite de plusieurs classes de base on dit Héritage multiple Houssam HNAIDI Formation C++ 6/ 40

7 Principe Concretement Code class BaseA int taille(); class Derived : public BaseA int main(int argc, char argv) Derived d; d.taille(); // Appel de Base:: taille () } Code class BaseA int taille(); class Derived : public BaseA int taille(); int main(int argc, char argv) Derived d; d.taille(); // Appel de Derived :: taille () } Houssam HNAIDI Formation C++ 7/ 40

8 Principe Concretement Dans l espace mémoire des classe dérivée, il y a un objet par classes de base héritées Base1 b1() Deriv Base1 b1() Si la classe de base et la classe dérivée ont une fonction membre de même nom. C est celle de la classe dérivée qui masque l autre. Houssam HNAIDI Formation C++ 8/ 40

9 Protected Membres Protégés En plus de public, et private public accessible pour tous private on ajoute les membres protected accessible uniquement au sein de la classe protected accessible au sein de la classe et de ses classes Dérivées Houssam HNAIDI Formation C++ 9/ 40

10 Protected Exemple Protected Code : Base.h class Base bpub(); protected : bprot(); private : bpriv(); Code : Derived.h class Derived : public Base //Acces autorise aux membres public //et protected de Base dpub(); protected : dprot(); private : dpriv(); main.cpp int main(int argc, char argv) Derived d; d.dpub(); //ok d.bpub(); //ok d.dprot(); // Erreur d.bprot(); // Erreur d.dprivate(); // Erreur d.bprivate(); // Erreur } Les membres de Derived ont accès à bprot() et bpub() ; Houssam HNAIDI Formation C++ 10/ 40

12 Héritages public, protégé ou privé En choisissant le mot clef de l héritage (public,protected et private) on définit l accessibilité des membres de la classe de base au sein de la classe dérivée L héritage ne permet pas d augmenter l accessibilité des membres Les membres privés de la classe de base dans la classe dérivée sont présents! Mais pas accessibles! Il n existe aucun moyen d y faire référence. Houssam HNAIDI Formation C++ 12/ 40

13 Héritage Privé Héritage Privé Le mot clef est private Les membres private de la classe Base deviennent inaccessibles dans la classe Dérivée Les membres protected de la classe de Base deviennent private dans la classe Dérivée Les membres public de la classe de Base deviennent private dans la classe Dérivée Houssam HNAIDI Formation C++ 13/ 40

14 Héritage Privé Héritage Privé Exemple Code : Base.h class Base bpub(); protected : bprot(); private : bpriv(); Code : Derived.h class Derived : private Base void fonctionmembre() bpub(); //ok ( private ) bprot(); //ok ( private ) bpriv(); //Erreur } main.cpp int main(int argc, char argv) Derived d; d.bpub(); // Erreur d.bprot(); // Erreur d.bpriv(); // Erreur } Houssam HNAIDI Formation C++ 14/ 40

15 Héritage Protégé Héritage Protected Le mot clef est protected Les membres private de la classe Base deviennent inaccessibles dans la classe Dérivée Les membres protected de la classe de Base deviennent protected dans la classe Dérivée Les membres public de la classe de Base deviennent protected dans la classe Dérivée Houssam HNAIDI Formation C++ 15/ 40

16 Héritage Protégé Héritage Protected Exemple Code : Base.h class Base bpub(); protected : bprot(); private : bpriv(); Code : Derived.h class Derived : protected Base void fonctionmembre() bpub(); //ok (protected) bprot(); //ok (protected) bpriv(); //Erreur } main.cpp int main(int argc, char argv) Derived d; d.bpub(); // Erreur d.bprot(); // Erreur d.bprivate(); // Erreur } Houssam HNAIDI Formation C++ 16/ 40

17 Héritage Public Héritage Public Le mot clef est public Les membres private de la classe Base deviennent inaccessibles dans la classe Dérivée Les membres protected de la classe de Base deviennent protected dans la classe Dérivée Les membres public de la classe de Base deviennent public dans la classe Dérivée Houssam HNAIDI Formation C++ 17/ 40

18 Héritage Public Héritage Protected Exemple Code : Base.h class Base bpub(); protected : bprot(); private : bpriv(); Code : Derived.h class Derived : public Base void fonctionmembre() bpub(); //ok (public ) bprot(); //ok (protected) bpriv(); //Erreur } main.cpp int main(int argc, char argv) Derived d; d.bpub(); // Ok d.bprot(); // Erreur d.bprivate(); // Erreur } Houssam HNAIDI Formation C++ 18/ 40

19 Bilan Récapitulatif Récapitulatif des modifications de visibilité Membres de la classe de Base Privé Protected Public Privé Inaccessible Privé Privé Héritage Protected Inaccessible Protected Protected Public Inaccessible Protected Public Utilisation type : Héritage private : Aggrégation sans possibilité de redériver ensuite (CPile : private CListe) Héritage protected : Aggrégation tout en pouvant continuer de spécialiser ensuite (CPile : protected CListe) Héritage L objet dérivé est une spécialisation de l objet mère Houssam HNAIDI Formation C++ 19/ 40

21 Presentation Redéfinition des fonctions membres Lorsqu une classe dérivée définit une fonction membre ayant le même nom qu une fonction de la classe mère, la seconde est masquée. Cela peut arriver même si la signature est différente. On peut toujours faire appel à la fonction de la classe mère en utilisation l opérateur scope : : Houssam HNAIDI Formation C++ 21/ 40

22 Presentation Redefinition des fonctions membres (Exemple) Code : Fichiers h //Base.h class Base void f (); //Derived.h class Derived : public Base void f (); Code : Fichiers cpp void Base::f() } void Derived::f() Base::f (); // Appel de f () de la classe Base } int main(int argc, char argv) Derived d; d.f (); //Appel de f() de la classe Derived } Houssam HNAIDI Formation C++ 22/ 40

23 Constructeurs et destructeurs Constructeurs et destructeurs Par défaut, lors de l appel du constructeur(resp destructeur) de la classe fille, le constructeur(resp destructeur) par défaut est appelé. Code : Fichiers h //Base.h class Base Base() } Base(int) } //Derived.h class Derived : public Base Derived(); Derived(int); Code : Fichiers cpp Derived::Derived() //Appel automatique a Base(); } Derived::Derived(int a) //Appel automatique a Base(); } //Pour appeler un constructeur de la classe Base //en particulier il faut le specifier manuellement Derived::Derived() : Base(1); //Appel a Base(int ); } Derived::Derived(int a) : Base(a) //Appel a Base(a); } Houssam HNAIDI Formation C++ 23/ 40

25 Definition Définition Polymorphisme : l idée d autoriser le même code à être utilisé avec différents types, ce qui permet des implémentations plus abstraites et générales. C est le second point important de la programmation orienté objet Le C++ Le mets en place avec le mécanisme de fonction vituelles Ainsi que la conversion standard vers une classe de base Statique : ce qui est résolu à la compilation Dynamique : ce qui est résolu à l exécution Houssam HNAIDI Formation C++ 25/ 40

26 Definition Conversion vers une classe de base Il est presque toujours possible en C++ de convertir une classe dérivée vers sa classe de base. Une conversion standard Une conversion par pointeurs Houssam HNAIDI Formation C++ 26/ 40

27 Conversions Rappel : La classe dérivée contient la classe de base D B Conversion standard La conversion standard d une classe Dérivée en classe de Base entraine la perte de données. Base b; Derived d; b = d; b.bpub(); //ok b.dpub(); //NON b ne contient pas les infos propres à la classe Derived. D B Conversion par pointeurs La conversion par pointeur d une classe Dérivée en classe de Base n entraine pas de perte de données. Base p_b; Derived d; b = &d; b >bpub(); // OK ((Derived )b) >dpub(); //OK b conserve les infos propres à la classe Derived. D B p Houssam HNAIDI Formation C++ 27/ 40

28 Conversions Utilité Soit B une classe de base et D1,D2 des classes dérivées de B f(b*) peut prendre en paramètre des instances de B, D1, D2 Conversion standard //appel de f () Derived d; f((base)d); //f void f(base b) b.bpub(); //ok //on ne peut pas avoir acces a dpub } Conversion par pointeurs //appel de f () Derived d; f((base )&d); //f void f(base b) b >bpub(); //ok (Derived )b >dpub(); //ok //(mais a la charge du programmeur) } Houssam HNAIDI Formation C++ 28/ 40

30 Definitions Types statiques, dynamiques Exemple Code class Base... class Derived : public Base... Derived d; Base b = d; Base p_b = &d; Base &r_b = d; le type statique est le type déclaré b, p b et r b ont donc un type statique Base le type dynamique est le type effectif p b et r b ont donc un type dynamique Derived Houssam HNAIDI Formation C++ 30/ 40

31 Fonctions virtuelles Problème... Code class Animal void sedeplacer();... class Lievre : public Animal void sedeplacer();... class Tortue : public Animal void sedeplacer();... Animal animaux[100]; int n = 0; animaux[n++] = new Animal(...); animaux[n++] = new Lievre(...); animaux[n++] = new Tortue(...);... for ( int i = 0; i < n; i++) animaux[i] >sedeplacer(); Quel fonction sera appellée? Animal : :sedeplacer() Lievre : :sedeplacer() Tortue : :sedeplacer() Houssam HNAIDI Formation C++ 31/ 40

32 Fonctions virtuelles Problème... Code class Animal void sedeplacer();... class Lievre : public Animal void sedeplacer();... class Tortue : public Animal void sedeplacer();... Animal animaux[100]; int n = 0; animaux[n++] = new Animal(...); animaux[n++] = new Lievre(...); animaux[n++] = new Tortue(...);... for ( int i = 0; i < n; i++) animaux[i] >sedeplacer(); Quel fonction sera appellée? Animal : :sedeplacer() Lievre : :sedeplacer() Tortue : :sedeplacer() Par défaut, on appelle la fonction du type statique (Animal) Houssam HNAIDI Formation C++ 31/ 40

33 Fonctions virtuelles... Solution : fonctions virtuelles Code class Animal virtual void sedeplacer();... class Lievre : public Animal void sedeplacer();... class Tortue : public Animal void sedeplacer();... Animal animaux[100]; int n = 0; animaux[n++] = new Animal(...); animaux[n++] = new Lievre(...); animaux[n++] = new Tortue(...);... for ( int i = 0; i < n; i++) animaux[i] >sedeplacer(); Un appel de fonction virtual va d abord appeller (si elle existe ET accessible) la fonction du type dynamique. Ainsi on appellera dans l ordre Animal : :sedeplacer() ; Lievre : :sedeplacer() ; Tortue : :sedeplacer() ; Houssam HNAIDI Formation C++ 32/ 40

34 Fonctions virtuelles Quand utiliser les fonctions virtuelles Une fonction f doit être définie en tant que fonction virtuelle si les conditions suivantes sont réunies f est redéfinie dans les classes dérivées f est appellée au travers de pointeurs et/ou références sur la classe de Base f mérite d être une fonction virtuelle Une classe qui définit au moins une fonction virtual est dite Polymorphe Houssam HNAIDI Formation C++ 33/ 40

35 Fonctions virtuelles Contraintes sur l utilisation Une fonction définie en tant que virtual dans une classe de base l est d office dans une classe dérivée La signature de la redéfinition dans la classe fille doit être identique. Sinon on a simplement un masquage standard. Contraintes sur la valeur de retour Elle doit être du même type Elle doit être d un type qui se cast sans aucune perte (T1 = T2) Elle doit être un pointeur sur une classe T, toutes les classes filles doivent retourner un pointeur sur une sorte de T virtual Animal Animal::f(); Lievre Lievre::f(); Houssam HNAIDI Formation C++ 34/ 40

36 Classes abstraites Concept Conceptuellement il est interessant de pouvoir définir des classes qui n ont pas d implémentation utile (ni même vraisemblable). CAnimal/CEntité ne doivent pas être instanciées (peu de sens) CLion/CAntilope par contre peuvent être instanciées Seulement la fonction sedeplacer() doit exister dans la classe CAnimal. Comment l implémenter? Houssam HNAIDI Formation C++ 35/ 40

37 Classes abstraites Solution Bricolage Solution A void CAnimal::seDeplacer()} Solution B void CAnimal::seDeplacer() //Bouger de 1? } Solution C void CAnimal::seDeplacer() cout << Vous n avez pas redefini sedeplacer() << endl; exit(1); } Il faut empêcher le programmeur d instancier la classe Houssam HNAIDI Formation C++ 36/ 40

38 Classes abstraites Fonctions virtuelles pures Solution correcte class CAnimal... virtual void sedeplacer() = 0; // virtuelle pure Une classe définissant au moins une fonction virtuelle pure est appellée Classe ABSTRAITE. Une classe Abstraite ne peut être instanciée Une classe fille héritant d une classe abstraite ne peut être instanciée que si elle implémente les fonctions virtuelles pures Les fonctions virtuelles pures (au sein des classes filles) restent pures tant qu elles ne sont pas implémentées Houssam HNAIDI Formation C++ 37/ 40

39 Classes abstraites Exemple Code class Animal virtual void sedeplacer() = 0;... class Lievre : public Animal void sedeplacer();... class Tortue : public Animal void sedeplacer();... On interdit l instanciation de CAnimale qui est une classe Abstraite Animal animaux[100]; int n = 0; animaux[n++] = new Animal(...); //Impossible!! animaux[n++] = new Lievre(...); animaux[n++] = new Tortue(...);... for ( int i = 0; i < n; i++) animaux[i] >sedeplacer(); Houssam HNAIDI Formation C++ 38/ 40

40 Classes abstraites Bilan Plus de contrôle Plus stable Un sens sémantique plus grand Houssam HNAIDI Formation C++ 39/ 40

41 Fin du cours pour aujourd hui Des questions? Houssam HNAIDI Formation C++ 40/ 40