Projet C++ : de la STL à l objet

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Jean-Paul Pellerin
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1 Projet C++ : de la STL à l objet November 4, 2014 Durant ce TP, nous allons faire un rappel avec la syntaxe et les concepts de base du C++, qui diffèrent du langage C que vous connaissez déjà. Le TP est découpé en deux grandes parties : la syntaxe C++ et le concept objet. 1 Passage du C au C++ Dans cette section, vous allez devoir convertir du code C (norme C89) en code C++, sans rentrer pour autant de le concept de la programmation objet. Pour cela, il va falloir adapter la syntaxe et utiliser la librairie standard C++ (STL). N hésitez pas à visiter le site pour plus d information sur la STL. 1.1 Ecrire dans la sortie standard et dans la sortie d erreur Pour les entrées et les sorties, le langage C utilise les fonctions appartenant au fichier stdio.h. La première étape consiste donc à remplacer à terme l utilisation de ces fonctions par leurs homologues C++. Vous devez pour cela inclure et utiliser les méthodes de iostream (cf fonctions std::cout, std::cerr, et std::endl). Information : en C++, cout et cerr sont considerés comme des flux; il faut utiliser l opérateur ">>" pour lire le flux et "<<" pour écrire dedans. 1.2 Ecrire et lire dans un fichier Les fonctions de stdio.h assurent également les entrées/sorties (lecture/écriture) de fichiers. Vous devez supprimer cette dépendance à stdio.h en utilisant les méthodes de la STL. Pour cela, plusieurs possibilités s offrent à vous : ifstream permet de lire des fichiers. ofstream permet d écrire dans des fichiers. fstream permet de lire et d écrire dans des fichiers. 1

2 Le code actuelle nécéssitant à la fois d écrire et de lire dans des fichiers, il est plus préférable d inclure directement fstream. Une fois terminé, vous devriez pouvoir supprimer l inclusion de iostream.h sans causer d erreur de compilation. Information : en C++, ifstream, ofstream et fstream sont considerés comme des flux; il faut utiliser l opérateur ">>" pour lire le flux et "<<" pour écrire dedans. 1.3 Les String Lors de la compilation, vous devriez voir des avertissements lors de l utilisation de char* (tableau de caractère). En effet, l utilisation de char* en C++ est considèrée comme obsolète (deprecated). Modifiez le code pour utiliser les chaines de caractères standard de C++ (cf std::string). 1.4 Les Vector Dans le code fourni, les images sont stockées dans des tableaux de tableaux contenant des char. En C++, une manière habituelle s assurer que l on stocke des données de manière contiguë en mémoire (dans un seul block, sans discontinuité) est d utiliser les std::vector. Adaptez votre code pour utiliser des std::vector au lieu des tableaux classiques. Information Pour plus d efficacité, les tableaux multidimensionnelles sont toujours codés sous la forme d un tableau d une seule dimension. Par exemple, pour une image 2D, les lignes sont stockés à la suite les unes des autres. Calculez la position dans le tableau du pixel de coordonnées (x, y). 1.5 Paramètres de fonction L un des apports principaux du langage C++ par rapport au langage C est d introduire la notion de référence. A mi-chemin entre le passage par valeur et le passage par pointeur, le passage par référence évite la copie des données tout en laissant à l utilisateur la simplicité syntaxique d un passage par valeur. Afin de garantir des appels de fonction conforme au C++, modifiez les paramètres des fonctions (sauf pour les types primitifs) afin de supprimer les pointeurs pour les remplacer par des références (superflus dans le cas présent mais néanmoins très utilisé en C++). Information : pour éviter les effets de bord (modification non désiré de l état d une variable lors de l appel d une fonction), utilisez le mot clé const. 2

3 2 De l impératif à l objet Dans cette section, vous allez devoir modifier le code actuel pour le transformer en code dit orienté objet. On peut voir un programme orienté objet comme un ensemble d objets qui s envoient des messages. Lorsque les objets n ont plus de messages à s envoyer, le programme est fini. 2.1 Rappel sur le concept d Objet En C++, les objets sont modelisés par des classes. Une classe est composée de deux parties distinctes. Son état (les attributs que l objet possède à un moment de l éxecution) et son comportement (les différentes méthodes qui peuvent lui être appliquées). Un programme purement orienté objet ne possède ni fonctions (à l exception de la fonction main), ni variables globales. Bien évidemment, ces éléments prohibés se retrouvent quand même dans la plupart des codes. Dans certaines cas ils sont très pratiques et dans d autres indispensables. En effet le code purement objet souffre de beaucoup de défauts (cf design-pattern [GHJV95]). 2.2 La classe Image Le programme actuelle est conçu pour fonctionner autour d un objet Image. Vous devez donc coder une classe image qui permettra de stocker son état (sa taille et la valeur de ses pixels) ainsi que son comportement Les méthodes et attributs Dans un fichier Image.h, créez la classe Image. Les attributs devront être sa hauteur, sa largeur et un vecteur de pixel. Les méthodes devront être : Un Constructeur, par défaut (0 arguments) Un Constructeur, qui va charger l image à partir d un fichier Un Destructeur getpixel(x,y), qui récupère la couleur au pixel (x, y) setpixel(x,y,val), qui modifie la couleur au pixel (x, y) binarize(), qui va binarizer l image. save(output_filename), qui va permettre de sauvegarder l image. Dans le fichier Image.cpp, implémentez les différentes méthodes. 3

4 2.2.2 La fonction main v1 Si toute l architecture est correctement implémentée, vous devez avoir une fonction main de la forme suivante. Vérifiez le bon fonctionnement de votre implémentation à l aide de cette fonction. i n t main ( ) { Image img ( input_filename ) ; img. b i n a r i z e ( ) ; img. save ( output_filename ) ; } r eturn 1 ; 2.3 La classe ImageIO On souhaites à présent séparer les méthodes de chargement et de sauvegarde du fichier. Pour cela, on va créer une classe ImageIO qui va assurer le bon fonctionnement des toutes les entrées/sorties à partir d une Image. L avantage principale de cette approche est de ne pas avoir besoin de modifier la classe Image si l on souhaite travailler avec d autres formats d images (png, jpg, etc...) Les méthodes Dans un fichier ImageIO.h, créez la classe ImageIO. Qu importe la façon dont vous la créez, deux méthodes doivent impérativement être présentes: void Load(Image img, std::string filename); void Save(Image img, std::string filename); Implémentez ces méthodes dans ImageIO.cpp. N oubliez pas de supprimer les méthodes correspondantes de la classe Image La fonction main v2 Si toute l architecture est correctement implémentée, vous devez avoir une fonction main de la forme suivante. Vérifiez le bon fonctionnement de votre implémentation à l aide de cette fonction. i n t main ( ) { ImageIO imgio ; Image img ; imgio. load ( img, input_filename ) ; img. b i n a r i z e ( ) ; imgio. save ( img, output_filename ) ; } r eturn 1 ; 4

5 2.4 Flexibilité du code Maintenant que l architecture commence à tenir la route, il est temps de parler un peu de la partie image du projet. Pour l instant le code ouvre une image lena.pgm de taille fixe, la binarize, et la sauvegarde dans le fichier res-lena.pgm. Le logiciel est donc plutôt limité. Vous allez devoir le rendre plus fléxible Arguments dymaniques d un programme Tout comme en C, il est possible d utiliser des arguments lors de l appel de la fonction main : i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) ; Utilisez ces arguments pour passer en paramètre le nom du fichier d entrée et le nom du fichier de sortie Résolution d image dynamique Jusqu à présent, vous avez utilisé des images de résolution prédéterminées. Ces résolutions sont spécifiées à l aide de l instruction #define. En réalité, la résolution est déjà stockée dans le fichier image. Modifiez le code pour permettre de charger et de travailler avec des images de toutes résolution sans avoir besoin de la spécifier explicitement. Information : De manière générale, les valeurs en #define ressemblent conceptuellement beaucoup à des variables globales. Il est donc déconseillé de s en servir dans un code orienté objet La fonction main v3 Si toute l architecture est correctement implémentée, vous devez avoir une fonction main de la forme suivante. Vérifiez le bon fonctionnement de votre implémentation à l aide de cette fonction. i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) { ImageIO imgio ; Image img = imgio ( argv [ 1 ] ) ; img. b i n a r i z e ( ) ; imgio. save ( img, argv [ 2 ] ) ; } r eturn 1 ; 5

6 2.5 Avant d aller plus loin Que se passe t il lorsque le programme est utilisé sur un fichier image corrompu (incomplet)? Où si le fichier n existe pas? Qu arrive t il si l image est dans un format non reconnu (pgm binaire, png ou encore hdr)? De manière générale, il est judicieux de se prémunir de ces cas. Ajouter des sécurités dans votre code pour empécher au logiciel d avoir un comportement non désiré. Le code produit lors de ce TP est à rendre pour le vendredi 14 novembre (groupe 1), et pour le lundi 16 novembre (groupe 2). Des tests de robustesse seront effectués et le code sera lu. References [GHJV95] Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, and John Vlissides. Design patterns: elements of reusable object-oriented software. Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., Boston, MA, USA,

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