Objektno orijentirano programiranje http://www.oss.unist.hr/~ncaklovi/oop

1
Objektno orijentirano programiranje
http//www.oss.unist.hr/ncaklovi/oop

• Nenad Caklovic
• nenad.caklovic_at_oss.unist.hr

2
1. predavanje

• odlike objektnog programiranja
• uvod u programski jezik C
• razlike C i C

3
Objektno programiranje

• problemi proceduralnog programiranja
• teško održavanje velikih projekata
• osjetljivost na promjene u implementaciji
• nemogucnost dodavanja novih tipova i redefinicije
  operatora
• odlike objektno orijentiranog programiranja
• apstrakcija podataka (data abstraction)
• enkapsulacija (encapsulation)
• skrivanje podataka (data hiding)
• polimorfizam (polymorphism)
• dinamicko povezivanje (dynamic binding)
• nasljedivanje (inheritance)
• pravila cistog objektnog programiranja
• sve je objekt
• program je hrpa objekata koji komuniciraju
  porukama
• svaki objekt ima svoje podatke sastavljene od
  drugih objekata
• svaki objekt ima tip
• svi objekti istog tipa mogu primati iste poruke

4
Programski jezik C

• 1979. Bjarne Stroustrup u Bellu (sadašnji ATT) -
  C s klasama
• 1983. C, dodatna proširenja
• 1989. osnovan ANSI komitet za standardizaciju C
  na osnovu ARM-a (Annotated C Reference Manual)
• 1998. usvojen ISO standard
• još uvijek traje petogodišnji moratorij na
  promjene standarda
• literatura
• Bjarne Stroustrup The C Programming Language
• usenet
• comp.lang.c
• comp.std.c
• C se može koristiti i samo kao bolji C

5
void

• ne mora se pisati void kao argument funkcije

• C
• int main(void)
• return 0

• C
• int main()

6
komentari

• jednolinijski komentari, pocinju sa //

• C
• / returns square /
• int f(int n)
• / int i, s0
• for(i0 iltn i)
• s n
• return s
• /
• return nn / easier /

• C
• // returns square
• int f(int n)
• / int s0
• for(int i0 iltn i)
• s n
• return s
• /
• return nn // much easier

7
deklaracija varijabli

• varijable se mogu deklarirati bilo gdje unutar
  funkcije

• C
• int f(char s, int n)
• int i, c 0
• char p s
• if(!p)
• return 0
• for(i0 iltn i)
• if(pi 'a')
• c
• return c

• C
• int f(char s, int n)
• char p s
• if(!p)
• return 0
• int c 0
• for(int i0 iltn i)
• if(pi 'a')
• c
• return c

8
bool

• novi tip, može imati vrijednosti true i false

• C
• int f(int n)
• if(n lt 0)
• return 1
• return 0
• int main(void)
• int x -3
• int b f(x)
• if(b)
• x abs(x)
• return 0

• C
• bool f(int n)
• if(n lt 0)
• return true
• return false
• int main()
• int x -3
• bool b f(x)
• if(b)
• x abs(x)

9
operator

• omogucava pristup skrivenim globalnim varijablama

• C
• int n
• int main(void)
• int n
• for(n0 nlt10 n)
• n
• return 0

• C
• int n
• int main()
• for(int n0 nlt10 n)
• n

10
pretpostavljene vrijednosti argumenata

• zadnji argumenti funkcije mogu imati
  pretpostavljenu (default) vrijednost

• C
• int f(int n, int b)
• return n b 0
• int main(void)
• f(10, 5)
• f(9, 3)
• f(8, 2)
• return 0

• C
• bool f(int n, int b 2)
• return n b 0
• int main()
• f(10, 5)
• f(9, 3)
• f(8)

11
overloading funkcija

• mogu postojati funkcije istog imena, razlicitih
  tipova argumenata

• C
• include ltcstdiogt
• void print(int n)
• printf(d\n, n)
• void print(double n)
• printf(lf\n, n)
• int main()
• print(10)
• print(3.14)

• C
• include ltstdio.hgt
• void print_int(int n)
• printf(d\n, n)
• void print_double(double n)
• printf(lf\n, n)
• int main(void)
• print_int(10)
• print_double(3.14)
• return 0

12
reference

• T je referenca na tip T

• C
• void swap(int a, int b)
• int t
• if(!a !b)
• return
• t a
• a b
• b t
• int main(void)
• int x5, y7
• swap(x, y)
• return 0

• C
• void swap(int a, int b)
• int t a
• a b
• b t
• int main()
• int x5, y7
• swap(x, y)

13
reference

• referenca mora biti inicijalizirana
• double d 1.25
• double r d

• referenca se ne može promijeniti, sve operacije
  na referenci se odnose na varijablu na koju
  referenca pokazuje
• int n 1
• int r n
• r 3 // mijenja vrijednost varijable n

• preko konstantne reference ne može se mijenjati
  ni varijabla na koju referenca pokazuje
• int n 1
• const int r n
• r 3 // compile error

14
Hello world!

• include ltiostreamgt
• int main()
• stdcout ltlt "Hello world!" ltlt stdendl

15
2. predavanje

• objekti
• klase

16
Objekti

• objekt

podaci
operacije nad podacima
17
objekt

• // date.h
• struct date
• int year
• int month
• int day
• void set_date(struct date, int y, int m, int d)
• void current_date(struct date)
• void print_date(const struct date)
• void next_date(struct date)

18
C implementacija

• // date.c
• include ltstdio.hgt
• include "date.h"
• void set_date(struct date dt, int y, int m, int
  d)
• dt-gtyear y dt-gtmonth m dt-gtday d
• void current_date(struct date dt)
• dt-gtyear 2002 dt-gtmonth 4 dt-gtday 19
• void print_date(const struct date dt)
• printf("02d.02d.d.", dt-gtday, dt-gtmonth,
  dt-gtyear)
• void next_date(struct date dt) //
  oversimplified
• dt-gtday
• if(dt-gtday gt 30) dt-gtday - 30 dt-gtmonth

19
funkcije clanovi

• // date.h revisioned
• struct date
• int year
• int month
• int day
• void set(int y, int m, int d)
• void get(int y, int m, int d) const
• void current()
• void print() const
• void next()

20
C implementacija

• // date.cpp
• include ltiostreamgt
• include "date.h"
• void dateset(int y, int m, int d)
• year y month m day d
• void dateget(int py, int pm, int pd) const
• py year pm month pd day
• void dateprint() const
• stdcout ltlt day ltlt '.' ltlt month ltlt '.' ltlt year
  ltlt '.'
• void datenext() // oversimplified
• day
• if(day gt 30) day - 30 month

21
upotreba objekata

• upotreba strukture iz C i C

• C
• int main(void)
• struct date d
• current_date(d)
• next_date(d)
• print_date(d)
• return 0

C int main() date d d.current() d.next()
d.print()
22
class

• // date.h rerevisioned
• struct date
• private
• int year
• int month
• int day
• public
• void set(int y, int m,
• int d)
• void get(int y, int m,
• int d) const
• void current()
• void print() const
• void next()

• // date.h rerevisioned
• class date
• int year
• int month
• int day
• public
• void set(int y, int m,
• int d)
• void get(int y, int m,
• int d) const
• void current()
• void print() const
• void next()

23
private, public

• samo objekt smije pristupati svojim privatnim
  clanovima

• class X
• int n
• bool test()
• public
• void work(X other)

int main() X x1, x2 int n x1.n //
error if(x1.test()) // error return
1 x1.work(x2) // OK return 0
24
private, public

• samo objekt i drugi objekti istog tipa smiju
  pristupati privatnim clanovima objekta

• class X
• int n
• bool test()
• public
• void work(X other)

// all OK void Xwork(X other) if(!test())
return if(other.test()) n other.n
25
const funkcije

• const funkcija clan ne može mijenjati objekt

• class integer
• int n
• public
• int read() const
• void write(int i)

// 1st version, all OK int integerread() const
return n void integerwrite(int i) n i

// 2nd version, illegal int integerread() const
if(n lt 0) n 0 // error! return n
26
const funkcije

• na konstantnim referencama se mogu zvati samo
  konstantne funkcije

• void f(integer x, const integer y)
• int a x.read() // OK
• x.write(5) // OK
• int b y.read() // OK
• y.write(8) // error!

27
inline funkcije

• definicija funkcije clana se može pisati u
  tijelu klase

• class integer
• int n
• public
• int read() const return n
• void write(int i) n i

class integer int n public int read()
const void write(int i) inline int
integerread() const return n inline void
integerwrite(int i) n i
28
this

• za svaku klasu T postoji skriveni const pointer
  T const this

• class integer
• int n
• public
• int read() const return n
• void write(int i) n i

class integer int n public int read() const
return this-gtn void write(int i) this-gtn
i
29
this

• koristi se i kada iz funkcije clana treba
  poslati pointer ili referencu na objekt

• void print1(date dt)
• int d, m, y dt-gtget(d, m, y)
• stdcout ltlt d ltlt '.' ltlt m ltlt '.' ltlt y ltlt '.'

void print2(const date dt) int d, m, y
dt.get(d, m, y) stdcout ltlt d ltlt '.' ltlt m
ltlt '.' ltlt y ltlt '.'
void dateprint() const print1(this) pri
nt2(this)
30
3. predavanje

• stvaranje objekata
• inicijalizacija objekata

31
dinamicka alokacija u C

• operatori new, delete i delete

int pn new int15 date pd new date3

• int pn new int
• float pf new float
• date pd new date

delete pn pn 0 delete pd pd 0
delete pn delete pf delete pd
pn 0 pf 0 pd 0
32
konstruktor, destruktor

• posebne funkcije clanovi, nemaju tip povratne
  vrijednosti
• konstruktor
• za klasu T naziv funkcije je T()
• poziva se pri stvaranju objekta
• destruktor
• za klasu T naziv funkcije je T()
• poziva se pri uništenju objekta

33
konstruktor, destruktor
int main() screen s s.draw("Hello!")

• class screen
• int width, height
• public
• screen()
• screen()
• bool draw(const char txt)

int main() screen ps new screen ps-gtdraw("H
ello!") delete ps
screenscreen() width 1024 height
768 fill_screen(1)
screenscreen() fill_screen(0)
34
konstruktor sa argumentima

• class screen
• int width, height
• public
• screen(int width, int height)
• screen()
• bool draw(const char txt)

screenscreen(int w, int h) width w height
h
screenscreen(int width, int height)
this-gtwidth width this-gtheight height
screenscreen(int w, int h) width(w),
height(h)
screenscreen(int width, int height)
width(width), height(height)
35
konstruktor sa argumentima

• int main()
• screen s(1024, 768)
• s.draw("Hello again!")

• i built-in tipovi imaju konstruktor

int width(1024), height(768) double
r(7.24) bool f(false)
int pn new int(42) unsigned long pl new
unsigned long(666)
36
primjer citanje iz datoteke (C)

• int main(void)
• char head40, data256
• FILE fp fopen("a.bmp", "r")
• if(!fp)
• return 1
• if(!fread(head, 40, fp))
• fclose(fp)
• return 2
• if(!fread(data, 256, fp))
• fclose(fp)
• return 3
• show_picture(data)
• fclose(fp)
• return 0

37
primjer citanje iz datoteke (C)

• class file
• FILE fp
• public
• file(const char)
• file()
• bool open()
• int read(void, int)
• filefile(const char name)
• fp fopen(name, "r")
• filefile()
• if(fp) fclose(fp)
• ...

int main() char head40, data256 file
f("a.bmp") if(!f.open()) return
1 if(!f.read(head, 40)) return
2 if(!f.read(data, 256)) return
3 show_picture(data) return 0
38
default konstruktor

• konstruktor koji se može pozvati bez argumenata

• kada klasa nema konstruktora, generira se
  default konstruktor

• kada pravimo polja objekata, objekt mora imati
  default konstruktor

int main() point pts8 return 0

• class point
• int x, y
• public
• point() x(0), y(0)

int main() point p new point8 delete
p
class point int x, y public point(int x0,
int y0) x(x), y(y)
39
copy konstruktor

• konstruktor koji kao prvi argument prima
  referencu na drugi objekt istog tipa

• class point
• int x, y
• public
• point(int x, int y)
• point(const point other)
• pointpoint(int ix, int iy) x(ix), y(iy)
• pointpoint(const point other) x(other.x),
  y(other.y)
• int main()
• point p1(1, 0)
• point p2(p1)

40
inicijalizacija

• clanovi se inicijaliziraju redoslijedom kojim su
  navedeni u tijelu klase

• class point
• int x, y
• public
• point(int x, int y)
• pointpoint(int ix, int iy) y(iy), x(ix)

41
class objekti kao clanovi

• prvo se pozivaju konstruktori clanova, a zatim
  konstruktor objekta

• class interval
• point start
• point end
• public
• interval(int x1, int y1, int x2, int y2)
• interval(const point p1, const point p2)
• intervalinterval(int x1, int y1, int x2, int
  y2)
• start(x1, y1), end(x2, y2)
• intervalinterval (const point p1, const point
  p2)
• start(p1), end(p2)

42
4. predavanje

• nasljedivanje

43
staticki clanovi (static members)

• dijele ih svi objekti istog tipa

• ekvivalent globalnih varijabli/funkcija u C-u

• // track.h
• class track
• static int numobj // static member
• public
• track()
• track()
• static void print_name() // static member
  function

// track.cpp int tracknumobj 0
tracktrack() numobj tracktrack()
--numobj void trackprint_name() stdcout
ltlt "track"
44
operator

• može se pisati pri pristupu clanovima objekta

• obavezan pri pristupu statickim clanovima

• class point
• int x, y
• public
• double length()
• double pointlength() return sqrt(xx yy)
• int main()
• point p
• double n1 p.pointlength() // isto kao
  p.length()
• point pp p
• double n2 pp-gtpointlength() // isto kao
  pp-gtlength()

45
namespace

• grupiranje globalnih simbola (funkcija, tipova i
  varijabli)

• // oop.h
• namespace oop
• class point public int x, y
• double distance(const point p1, const point
  p2)
• // oop.cpp
• double oopdistance(const point p1, const
  point p2)
• int a(p1.x-p2.x), b(p1.y-p2.y)
• return sqrt(aa bb)

46
namespace

• korištenje simbola - operator ili 'using
  namespace'

• int main()
• ooppoint p1, p2
• double len oopdistance(p1, p2)

int main() using namespace oop point p1,
p2 double len distance(p1, p2)
47
std namespace

• stdcin, stdcout, stdstring

• include ltiostreamgt
• include ltstringgt
• int main()
• using namespace std
• string s cin gtgt s
• cout ltlt s ltlt " ima " ltlt s.length() ltlt "
  znakova." ltlt endl
• char c cin gtgt c
• int pos s.find(c)
• if(pos gt 0)
• cout ltlt "slovo " ltlt c ltlt " se prvi puta
  pojavljuje na " ltlt pos ltlt ". mjestu" ltlt endl

48
nasljedivanje

• class person
• string name
• date birth
• string address
• ...

class student person p short
schoolYear float averageMark ...
class student string name date
birth string address short schoolYear float
averageMark ...
class student person short
schoolYear float averageMark ...
49
bazna klasa, izvedena klasa

• izvodenje ili nasljedivanje

- bazna klasa (base class, superclass)
- izvedena klasa (derived class, subclass)

• built-in tip ne može biti bazna klasa

50
poziv funkcija bazne klase

• funkcije clanovi bazne klase se pozivaju preko
  operatora

• void personprint()
• stdcout ltlt name ltlt birth ltlt address

void studentreport() personprint() stdco
ut ltlt schoolYear ltlt averageMark
51
protected

• objekti izvedenih klasa smiju pristupati
  protected clanovima

• class person
• protected
• string name
• date birth
• string address

class student public person short
schoolYear float averageMark public bool
check_status() return schoolYear lt 2
birth.year lt 1980
52
upcasting

• objekt izvedene klase se može tretirati kao
  objekt bazne klase preko reference ili pointera

• int main()
• person p
• student s
• person p1 p // ili person p1 p
• student s1 s // ili student s1 s
• person p2 s // OK, svaki 'student' je
  'person'
• person p3 s // OK
• student s2 p // error! -gt p nije student
• student s3 p // error!
• student s4 p2 // error! (iako p2 pokazuje na
  studenta)

53
private, protected izvodenje

• privatno izvodenje skriva clanove bazne klase

• protected izvodenje skriva clanove bazne klase,
  ali ne od izvedenih klasa

• class A
• public
• int i
• class B private A
• int main()
• B b
• b.i 1 // error!

class B protected A class C public B
public void f() i 0 int
main() C c c.i 1 // error!
54
inicijalizacija
1. konstruktor bazne klase2. konstruktori
clanova3. konstruktor objekta

• personperson(const string n, int y, int m, int
  d, const string a) name(n), date(y, m, d),
  address(a)
• studentstudent(const string n, int y, int m,
  int d, const string a, short sy) person(n, y,
  m, d, a), schoolYear(sy)

• destruktori se pozivaju obrnutim redom

55
skrivanje funkcija

• istoimena funkcija u izvedenoj klasi skriva
  funkciju u baznoj klasi

• class person
• public
• void print()
• class student public person
• public
• void print()
• int main()
• student s
• s.print()
• s.personprint()

56
virtualne funkcije

• virtualna funkcija se može pregaziti (override)
  u izvedenoj klasi

• poziv funkcije je poziv u zadnjoj izvedenoj
  klasi koja je pregazila funkciju (osim u
  konstruktoru i destruktoru)

• class instrument
• public
• virtual void play()
• class drum public instrument
• public
• void play()
• cout ltlt "dum, dum"
• class piano public instrument
• public
• void play()
• cout ltlt "pling"

int main () instrument i piano p drum
d instrument pi i pi-gtplay() // - pi
p pi-gtplay() // pling pi
d pi-gtplay() // dum, dum
57
5. predavanje

• virtualne funkcije
• višestruko nasljedivanje

58
mehanizam virtualnih funkcija

• velicina objekta naraste za 4 byte-a cim ima
  barem jednu virtualnu funkciju

• pointer (vptr) na tablicu virtualnih funkcija
  (vtable)

• class virt0
• int n
• public
• void f()
• class virt1
• int n
• public
• virtual void f()
• class virt2
• int n
• public
• virtual void f()
• virtual void g()

int main () using namespace std virt0
v0 cout ltlt sizeof(v0) // 4 virt1 v1 cout
ltlt sizeof(v1) // 8 virt2 v2 cout ltlt
sizeof(v2) // 8
59
mehanizam virtualnih funkcija

• class virt2
• int n
• public
• virtual void f()
• virtual void g()
• int main()
• virt2 a, b

• tablica virtualnih funkcija vrijedi za sve
  objekte klase

• tablica virtualnih funkcija se inicijalizira u
  konstruktoru

• sve funkcije osim konstruktora mogu biti
  virtualne

60
virtualni destruktor

• obavezan ako ce se uništavanje objekata vršiti
  preko pointera na baznu klasu

• class instrument
• public
• virtual void play()
• virtual instrument()

int main () instrument pins new
instrument, new piano, new drum, for(int
i0 ilt3 i) pinsi-gtplay() for(int j0
jlt3 j) delete pinsj
61
cisto virtualne funkcije (pure virtual functions)

• cisto virtualne funkcije se oznacavaju sa 0 u
  deklaraciji

• class instrument
• public
• virtual void play() 0

• cisto virtualne funkcije mogu imati definiciju

class instrument public virtual void play()
0 void instrumentplay() cout ltlt "moj
zvuk "
class piano public instrument
public virtual void play() void
pianoplay() instrumentplay() cout ltlt
"pling" ltlt endl
62
apstraktna klasa (abstract class)

• klasa sa bar jednom cisto virtualnom funkcijom

• nije moguce napraviti objekt apstraktne klase,
  koriste se pointeri i reference na njih

• cisto virtualni destruktor mora imati definiciju

• class instrument
• public
• virtual void play() 0
• virtual void tune() 0
• virtual instrument() 0
• instrumentinstrument()

apstraktna klasa samo sa cisto virtualnim
funkcijama cisto apstraktna (pure abstract)
klasa interface
63
višestruko nasljedivanje (multiple inheritance)

• izvedena klasa ima više baznih klasa

• class phone
• public
• virtual void call(int)
• virtual void hangup()
• virtual void redial()
• class device
• public
• virtual void on()
• virtual void off()
• class moveable
• protected
• point GPScoord
• public
• virtual point coords()

class mobile_phone public phone, public
device, public moveable
int main() mobile_phone mp mp.on() mp.call(2
38729) point p mp.coords()
64
inicijalizacija
1. konstruktori baznih klasa, redom kojim su
bazne klase navedene2. konstruktori clanova3.
konstruktor objekta

• class A
• public
• A() cout ltlt "A"
• A() cout ltlt "A"
• class B
• public
• B() cout ltlt "B"
• B() cout ltlt "B"
• class M
• public
• M() cout ltlt "M"
• M() cout ltlt "M"

class C public A, public B M
m public C() cout ltlt "C" C() cout ltlt
"C" int main() C c cout ltlt endl
ABMC CMBA
65
višestruko pojavljivanje baze

• ista bazna klasa se pojavljuje više puta u
  hijerarhiji

• više instanci bazne klase je sadržano u instanci
  izvedene klase

• class auto
• protected
• engine e
• class auto1 public auto ... // ima servo
• class auto2 public auto ... // ima klimu
• class auto3 public auto ... // ima ABS
• class auto4 public auto ... // ima zr.
  jastuke
• class perfect_auto
• public auto1,
• public auto2,
• public auto4
• / has 3 engines ! /

66
virtualno izvodenje (virtual inheritance)

• omogucava da se ista bazna klasa pojavi više
  puta u hijerarhiji, a da je u izvedenoj klasi
  sadržana samo jednom

• konstruktor virtualne baze se mora pozvati u
  najizvedenijoj klasi

• class person
• protected
• string name
• public
• person(const string name) name(name)
• class student virtual public person ...
• class employee virtual public person ...
• class emp_student public student, public
  employee
• public
• emp_student(const string name) person(name)
  

67
6. predavanje

• operatori

68
friend

• klasa može omoguciti nekoj funkciji pristup
  njenim private clanovima

• friend se može napisati bilo gdje u tijelu klase

• class Number
• int n
• public
• Number(int n) n(n)
• friend Number sum(const Number a, const Number
  b)
• Number sum(const Number a, const Number b)
• return Number(a.n b.n)
• int main()
• Number n1(3), n2(4)
• Number n3 sum(n1, n2)

69
friend

• friend se može pisati i za funkcije clanove

• class A
• int n
• friend void Bf(A)

class B void f(A a) a.n

• pokrata za sve funkcije clanove neke klase
  friend class

class A int n friend class B
class B void f(A a) a.n void g(A a)
--a.n

• friend nije tranzitivan i ne nasljeduje se
  izvodenjem

class A friend class B class B friend
class C class C // C nije friend od
A class D public B // D nije friend od A
70
operatori

• funkcija cije je ime "operator_at_"

• class Number
• int n
• public
• Number(int n) n(n)
• friend Number operator(const Number a, const
  Number b)
• Number operator(const Number a, const Number
  b)
• return Number(a.n b.n)
• int main()
• Number n1(3), n2(4)
• Number n3 n1 n2

71
operatori

• može se pisati i kao funkcija clan

• class Number
• int n
• public
• Number(int n) n(n)
• Number operator(const Number b)
• Number Numberoperator(const Number other)
• return Number(n other.n)
• int main()
• Number n1(3), n2(4)
• Number n3 n1 n2

72
preopterecenje operatora (operator overloading)

• operatori koji se mogu preopteretiti

• - / !
• lt gt - /
• ltlt gtgt gtgt ltlt ! lt gt
• -- -gt , -gt () new delete

• važna pravila1. ne mogu se definirati novi
  operatori2. ne može se mijenjati prioritet
  operatora3. ne mogu se mijenjati sintaksna
  pravila

• binarni operatori1. globalna funkcija sa 2
  argumenta (barem jedan od argumenata mora biti
  user-defined tip!) ili2. funkcija clan sa jednim
  argumentom

• unarni operatori1. globalna funkcija sa 1
  argumentom ili2. funkcija clan bez argumenata

• operatori koji se moraju pisati kao clanovi
  () -gt

73
primjeri preopterecenja operatora

• class Byte
• char n
• public
• Byte(unsigned char n0) n(n)
• Byte operator() const return Byte(n)
• Byte operator-() const return Byte(-n)
• Byte operator(const Byte other) n
  other.n return this
• friend Byte operator(const Byte b1, const
  Byte b2)
• friend Byte operator-(const Byte b1, const
  Byte b2)
• Byte operator(const Byte b1, const Byte b2)
• return Byte(b1.n b2.n)
• Byte operator-(const Byte b1, const Byte b2)
• return Byte(b1.n - b2.n)

74
inkrement i dekrement

• da bi se razlikovali prefiksna i postfiksna
  verzija uvodi se dodatni argument

• class Number
• int n
• public
• Number(int n) n(n)
• Number operator() return Number(n)
• Number operator(int) return Number(n)
• friend Number operator--(Number)
• friend Number operator--(Number, int)
• Number operator--(Number a) return --a.n
• Number operator--(Number a, int) return a.n--
  

75
operatori ltlt, gtgt

• za unos i ispis objekata klase

• class point
• int x, y
• friend istream operatorgtgt(istream, point)
• friend ostream operatorltlt (ostream os, const
  point a)
• istream operatorgtgt(istream is, point p)
• is gtgt p.x gtgt p.y
• return is
• ostream operatorltlt (ostream os, const point
  p)
• os ltlt '(' ltlt p.x ltlt ',' ltlt p.y ltlt ')'
• return os
• int main()
• point p
• cin gtgt p
• cout ltlt p

76
operatori implicitne pretvorbe (conversion
operators)

• funkcija cije je ime "operator tip", nema tip
  povratne vrijednosti

• class Number
• int n
• public
• Number(int n0) n(n)
• operator int() return n
• int main()
• Number a
• int b 2 a // 2 a.operator int()

77
operator

• ako nije napisan, generira ga compiler (slicno
  ako copy konstruktor)

• class Number
• int n
• public
• Number(int n0) n(n)
• Number(const Number other)
• Number operator(const Number other)
• int main()
• Number a, b
• Number c a // poziva copy konstruktor!
• b a // poziva operator

Number Numberoperator(const Number other)
n other.n return this
NumberNumber(const Number other) this
other // koristi op
78
privremeni objekti (temporary objects)

• nastaju prvi svakom slanju objekata u funkciju i
  vracanju objekata iz funkcije

• class A
• int n
• public
• A(int n) n(n) cout ltlt "A"
• A(const A other) n other.n cout ltlt "A"
• A() cout ltlt "A"
• A f(A a)
• return a // poziva copy konstruktor! (return
  type objekt)
• int main()
• A a(3)
• f(a) // poziva copy konstruktor! (argument
  funkcije objekt)

79
operator

• kao indeks (argument) može primiti bilo koji tip

• može služiti za stvaranje asocijativnih polja

• int main()
• assoc a
• string s
• while(true)
• cin gtgt s
• if(s.length()lt1)
• break
• as
• cout ltlt a

struct snpair string s int count snpair()
count(0)
80
operator

• class assoc
• snpair arr256
• int last
• public
• assoc() last(0)
• int operator(const string s)
• friend ostream operatorltlt(ostream os, const
  assoc)

int assocoperator(const string s)
for(int i0 iltlast i) if(arri.s
s) return arri.count arrlast.s
s return arrlast.count ostream
operatorltlt (ostream os, const assoc
a) for(int i0 ilt256 i) if(a.arri.count)
os ltlt a.arri.s ltlt " " ltlt a.arri.count
ltlt endl return os
81
operator()

• ako funkcija ima staticke parametre, može se
  napisati kao klasa (functional object)

• class translate
• int cx, cy
• public
• translate(int cx, int cy) cx(cx), cy(cy)
• point operator()(point p) p.x cx p.y
  cy return p
• // translate all points for vector (3,4)
• int main()
• translate t(3, 4)
• point p
• while(1)
• cin gtgt p
• t(p)
• cout ltlt p

82
7. predavanje

• template

83
template klase

• class IntArray
• int p
• public
• IntArray(int size) p(new intsize)
• IntArray() delete p
• int operator(int i) return pi

class DoubleArray double p public DoubleArr
ay(int size) p(new doublesize)
DoubleArray() delete p double
operator(int i) return pi
int main() IntArray ar1(10) DoubleArray
ar2(20)
84
template klase

• klasa parametrizirana tipom (ili tipovima)

• templatelttypename Tgt
• class Array
• T p
• public
• Array(int size) p(new Tsize)
• Array() delete p
• T operator(int i) return pi

int main() Arrayltdoublegt ar1(10) Arrayltintgt
ar2(10)
85
template klase - definicija clanova

• non-inline definiciju funkcija clanova prethodi
  templatelttypename Tgt

• templatelttypename Tgt
• class Array
• T p
• public
• Array(int size)
• Array()
• T operator(int i)

templatelttypename Tgt ArrayltTgtArray(int size)
p(new Tsize) //templatelttypename Tgt
ArrayltTgtArrayltTgt(int size) p(new Tsize)
templatelttypename Tgt ArrayltTgtArray()
delete p templatelttypename Tgt T
ArrayltTgtoperator(int i) return pi
86
template funkcije

• funkcija parametrizirana tipom (ili tipovima)

• void swap(int a, int b)
• int t a
• a b
• b t

templatelttypename Tgt void swap(T a, T b) T t
a a b b t
void swap(double a, double b) double t
a a b b t
int main() int n1, n2 swap(n1,
n2) swapltintgt(n1,n2)
void swap(Number a, Number b) Number t
a a b b t
87
template funkcije clanovi (template member
functions)

• funkcija clan može biti template u template
  klasi ili obicnoj klasi

• ne može biti virtualna

• class A
• public
• templatelttypename Tgt
• T fun(T a) return aa
• int main()
• A a
• int n a.fun(5)

templatelttypename Tgt class A T m public A(T
t) m(t) templatelttypename ARGgt void
f(ARG a) cout ltlt ma int
main() Altunsigned chargt a(2) a.f(5)
88
genericko programiranje

• moguci parametri template-a1. konstantni
  izraz2. objekt ili funkcija3. pointer na clana

• templatelttypename Tgt vrijedi do kraja
  klase/funkcije

• template može imati više parametara, zadnji mogu
  imati default vrijednosti i ne moraju se navesti
  (kao kod default vrijednosti argumenata funkcija)

templatelttypename T, int SIZE64gt class array
... int main() arrayltintgt
ar1 arrayltunsigned long, 32gt ar2

• template parametri funkcija se ne moraju
  navesti, osim za return type

• templatelttypename Tgt T fun(int a) return aa
• int main() funltdoublegt(3)

89
instanciranje (template instantiation)

• compiler obavlja male sintaksne provjere odmah,
  kod za template klasu/funkciju nastaje tek pri
  prvom spominjaju - instanciranje

• template lttypename Tgt
• class Array
• T p
• public
• Array(int size)
• Array()
• T operator(int i)
• template class Arrayltboolgt // eksplicitno!
• typedef Arrayltintgt IntArray
• int main()
• Arrayltfloatgt ar1(24) // implicitno
• IntArray ar2(32) // implicitno

90
primjer

• funkcija sort

• templatelttypename Tgt void sort(vectorltTgt v)
• const size_t n v.size()
• for(int gapn/2 0ltgap gap/2)
• for(int igap iltn i)
• for(int ji-gap 0ltj j-gap)
• if(vjgap lt vj)
• swap(vj, vjgap)

• zahtjeva operatorlt na tipu T

91
primjer

• funkcija sort

• templatelttypename Tgt bool less(T a, T b)
• return a lt b
• templatelttypename Tgt void sort(vectorltTgt v)
• const size_t n v.size()
• for(int gapn/2 0ltgap gap/2)
• for(int igap iltn i)
• for(int ji-gap 0ltj j-gap)
• if(less(vjgap, vj))
• swap(vj, vjgap)

// da bi sort stringova radio pravilno templateltgt
bool less(const char a, const char b)
return strcmp(a, b) lt 0
92
specijalizacija (specialization)

• alternativna implementacija za pojedini tip

• templateltgt
• class Arrayltboolgt
• char p
• public
• Array(int size) p(new char(size-1)/81)
• Array() delete p
• bool operator(int i) return pi/8
  (1ltlt(i8))

int main() Arrayltintgt ar1(30) // koristi
originalni template Arrayltboolgt ar2(64) //
koristi specijalizirani template
93
parcijalna specijalizacija (partial
specialization)

• specijalizacija, ali ne po svim parametrima

• template lttypename T, typename U, typename Vgt
  class A

template lttypename T, typename Vgt class AltT, int,
Vgt template lttypename Vgt class Altdouble,
long, Vgt template lttypename Ugt class Altint,
U, intgt
94
eksplicitna konverzija (cast) u C

• static_cast - za uobicajene (C-ovske) pretvorbe
  i upcasting

• int n5 double d static_castltdoublegt(n)
• Derived pd Base pb static_castltBasegt(pd)

• dynamic_cast - za downcast, vraca NULL ako ne
  uspije

• klasa mora imati virtualne funkcije, potreban
  RTTI (run-time type information)

Base b Derived d Base pb static_castltBasegt(
d) Derived pd dynamic_castltDerivedgt(pb)
Derived pd2 dynamic_castltDerivedgt(b) //
pd2 je NULL!
95
eksplicitna konverzija (cast) u C

• const_cast - za skidanje i stavljanje
  konstantnosti

void f(const A a) A ra const_castltAgt(a)
ra.change() A pa const_castltAgt(a)
pa-gtchange()

• reinterpret_cast - za kompletnu promjenu tipa,
  opasno

void f(long lp) A pa reinterpret_castltAgt(lp
) int main() A a long xxx
reinterpret_castltlonggt(a) f(xxx) f(1) //
argh!!
96
8. predavanje

• iznimke

97
iznimka (exception)

• kako signalizirati pogrešku iz operatora ili
  konstruktora?

• funkcija baca (throw) iznimku

• funkcija pozivatelj hvata (catch) iznimku

• class X
• double square(double v)
• if(v lt 0) throw X()
• ...
• return s

int main() double d cin gtgt d try double
sq square(d) cout ltlt "square(" ltlt d ltlt ")
" ltlt sq ltlt endl catch(X) cout ltlt "invalid
input" ltlt endl
98
iznimka je objekt

• objekt koji se baca može nositi poruku o greški

• class X
• public
• string err
• X(const char s) err(s)
• double square(double v)
• if(v lt 0) throw X("argument manji od nule")
• ...
• int main()
• double d cin gtgt d
• try
• double sq square(d)
• cout ltlt "square(" ltlt d ltlt ") " ltlt sq ltlt endl
• catch(X x)
• cout ltlt "error " ltlt x.err ltlt endl

99
višestruki catch blokovi

• catch blokovi se provjeravaju redom koji su
  napisani

• class XNeg
• class XSmall
• double square(double v)
• if(v lt 0) throw XNeg()
• if(v lt 0.01) throw XSmall()
• ...
• int main()
• double d cin gtgt d
• try
• double sq square(d)
• cout ltlt "square(" ltlt d ltlt ") " ltlt sq ltlt endl
• catch(XNeg x)
• cout ltlt "negativan broj" ltlt endl
• catch(XSmall x)
• cout ltlt "premali broj" ltlt endl

100
hijerarhija iznimki

• obicno se koristi hijerarhija klasa iznimki

• class MathErr
• public
• virtual void ShowError() 0
• class ZeroDivide public MathErr
• public
• void ShowError() cout ltlt "dijeljenje s
  nulom"
• class Overflow public MathErr
• public
• void ShowError() cout ltlt "overflow"
• class Underflow public MathErr
• public
• void ShowError() cout ltlt "underflow"

101
catch by reference

• catch bazne klase, obavezno reference da bi
  radile virtualne funkcije

• int main()
• double d cin gtgt d
• try
• double sq square(d)
• cout ltlt "square(" ltlt d ltlt ") " ltlt sq ltlt endl
• catch(MathErr x)
• x.ShowError()
• catch(...)
• cout ltlt "nepoznata iznimka" ltlt endl

• catch(...) hvata sve ostale iznimke

• u slucaju da nitko ne uhvati iznimku zove se
  stduncaught_exception()

• pri bacanju iznimke zovu se destruktori svih
  objekata cija je inicijalizacija završena

• ne smije se throw-ati iz destruktora

102
deklaracija funkcija

• za svaku funkciju može se specificirati koje
  iznimke baca

• double f(double v) throw (X1, X2) // baca samo
  X1, X2 i izvedene

void f(int n) throw() // ne baca
nista!
int g() // moze
baciti bilo sto!
class IntArray public ... int
operator(int index) throw (RangeError)

• ako funkcija baci neku drugu iznimku, zove se
  stdunexpected()

• ako virtualna funkcija specificira set iznimki,
  može se pregaziti sa funkcijom koja baca isti set
  ili podskup

103
9. predavanje

• standardna biblioteka

104
standardna biblioteka (standard library)

• sve je unutar std namespace-a, u setu header-a

• include ltheadergt je obavezno zbog mogucih
  optimizacija compilera

• uglavnom template-i, dozvoljeno je izvodenje i
  specijalizacija

• podjela prema tipu (u zagradi su headeri)
• containeri (vector, list, deque, queue, stack,
  map, set, bitset)
• opci servisi (utility, functional, memory, ctime)
• iteratori (iterator)
• algoritmi (algorithm, ...)
• dijagnostika (exception, stdexcept, cassert, ...)
• stringovi (string, cctype, cwtpe, ...)
• ulaz/izlaz (iosfwd, iostream, ios, streambuf,
  istream, ostream, iomanip, fstream, ...)
• lokalizacija (locale, ...)
• podrška jeziku (limits, new, typeinfo,...)
• numerika (complex, valarray, numeric, ...)

• Standard Template Library (STL) - containeri,
  algoritmi

105
standardni containeri

• osobine
• type safe
• homogeni (svi elementi istog tipa)
• neintruzivni (elementi ne moraju biti izvedeni iz
  bazne klase)
• alokator kao dodatni template argument (za rad s
  memorijom)
• imaju "jednak" interface (standardni nazivi i
  semantika)

• vrste
• sekvencijalni - vector, deque, list
• asocijativni (pristup po kljucu) - map, set,
  multimap, multiset
• posebni
• adapteri (sequence adapters) - stack, queue,
  priority_queue
• nepravi containeri - bitset, valarray, string

• sadržavaju (preko typedef-a)
• value_type, allocator_type, size_type,
  difference_type
• iterator, const_iterator, reverse_iterator,
  const_reverse_iterator
• pointer, const_pointer, reference, const_reference

• osnovne funkcije za pocetak i kraj sekvence
• begin(), end(), rbegin(), rend() - vracaju
  iteratore

106
iterator

• za pristup standardnim containerima koriste se
  iteratori

• omogucavaju pristup razlicitim containerima na
  isti nacin

• template lttypename Cgt
• Cvalue_type sum(const C c)
• Cvalue_type s 0
• for(Cconst_iterator it c.begin() it !
  c.end() it)
• s it
• return s

107
vector

• funkcije za pristup elementima (vracaju
  referencu)
• operator(size_type index), at(size_type index)
• front(), back()

• at() provjerava indeks i baca out_of_range iznimku

• podržava funkcionalnost stack-a
• push_back(const value_type elem), pop_back()

• int main()
• vectorltintgt v
• v.push_back(2)
• v.push_back(7)
• typedef vectorltintgtconst_iterator Iter
• for(Iter it v.begin() it ! v.end() it)
• cout ltlt it ltlt endl
• // isto kao
• for(int i0 iltv.size() i)
• cout ltlt vi ltlt endl

108
vector

• za dodavanje u sredinu (vraca iterator)
• insert(iterator pos, const value_type elem)

• za brisanje iz sredine (vraca iterator)
• erase(iterator pos)

• skupe operacije (zahtjevaju kopiranje preostalih
  elemenata)

• za brisanje svih elemenata
• clear()

• funkcije vezane za velicinu
• size_type size() - broj elemenata u vectoru
• bool empty()
• void resize(size_type n, value_type val
  value_type()) - dodane elemente inicijalizira sa
  val
• void reserve(size_type n) - alocira memoriju za n
  elemenata
• size_type capacity() - za koliko elemenata je
  alocirana memorija

109
ostali sekvencijalni containeri

• deque (double-ended queue)

• kao vector, dodatno podržava
• push_front(const value_type elem), pop_front()

• list

• ima front operacije, nema direktnog pristupa
  elementu (operator )

• koristi dvosmjerne iteratore pa je obicno
  dvostruko povezana lista

• dodatna funkcionalnost
• splice(iterator pos, list x) - prebaci sve
  element iz x ispred pos
• sort() - sortiraj listu (koristi operatorlt)
• merge(list x) - spoji listu x (x ostaje prazan)

110
adapteri

• koriste sekvencijalne containere, ali imaju svoj
  interface

• ne koriste iteratore

• stack

• po defaultu koristi deque (kao protected member),
  ali ima svoje funkcije
• push(), pop(), top()

• queue

• po defaultu koristi deque (kao protected member),
  ali ima svoje funkcije
• push(), pop(), front(), back()

• priority_queue

• slicno kao queue (po defaultu koristi vector),
  ali elementi imaju prioritet kojim dolaze na
  top() - po defaultu operatorlt

111
map

• drži parove kljuc-vrijednost (value_type je
  stdpairltgt), kljuc mora biti jedinstven

• operator(const key_type key) - dodaje novi
  element ako ne nade postojeci

• sortira elemente (po defaultu operatorlt) da bi
  iteriranje išlo redom

• int main()
• mapltstring, intgt m
• while(true)
• string s cin gtgt s
• if(s.length()lt1) break
• ms
• typedef mapltstring, intgtconst_iterator Iter
• for(Iter it m.begin() it ! m.end() it)
• cout ltlt it-gtfirst ltlt " " ltlt it-gtsecond ltlt
  endl

• dodavanje preko insert()

string name("ivan") int mark5 m.insert(make_p
air(name, mark))
112
ostali asocijativni containeri

• multimap

• dozvoljava duplicirane kljuceve

• zbog toga, dodatno podržava
• lower_bound(), upper_bound(), equal_range()

• set

• drži samo kljuceve, moraju biti jedinstveni

• multiset

• dozvoljava duplicirane kljuceve

113
10. predavanje

• standardna biblioteka - algoritmi

114
copy

• kopiranje preko iteratora

• vectorltintgt v(10)
• dequeltdoublegt d(v.size())
• copy(v.begin(), v.end(), d.begin())

• definicija funkcije

• templateltclass InIt, class OutItgt inline
• OutIt copy(InIt p, InIt e, OutIt x)
• for ( p ! e p, x)
• x p
• return x

115
copy - posebne primjene

• standarni iterator za ispis - ostream_iterator

• ostream_iteratorltintgt os(cout, "\n") // \n -
  separator
• vectorltintgt v(10)
• copy(v.begin(), v.end(), os)

• standarni iterator za unos - istream_iterator

istream_iteratorltintgt in(cin),
ends vectorltintgt v copy(in, ends,
back_inserter(v))

• ends - iterator sa default konstruktorom služi
  kao oznaka kraja

• back_inserter() - funkcija koja vraca
  back_insert_iterator

• back_insert_iterator - iterator koji radi
  push_back() u operator()

116
fill, generate - punjenje containera

• punjenje konstantom

typedef vectorltintgtiterator Iter vectorltintgt
v(10) for(Iter it v.begin() it ! v.end()
it) it -1
// isto kao fill(v.begin(), v.end(), -1)

• punjenje funkcijom

typedef vectorltintgtiterator Iter vectorltintgt
v(10) for(Iter it v.begin() it ! v.end()
it) it rand()
// isto kao generate(v.begin(), v.end(), rand)
117
funkcijski objekt

• klasa koja ima operator()

• za generate() - operator() nema argumenata,
  vraca vrijednost

• class incr
• int n
• public
• incr(int initval0) n(initval)
• int operator()() return n
• int main()
• vectorltintgt v(10)
• generate(v.begin(), v.end(), incr())

118
for_each, transform

• operator() prima element

• class avg
• int n double sum
• public
• avg() n(0), sum(0)
• void operator()(int elem) n sum elem
• operator double() return sum/n
• int main()
• istream_iteratorltintgt in(cin), ends
• vectorltintgt v
• copy(in, ends, back_inserter(v))
• cout ltlt "prosjek " ltlt for_each(v.begin(),
  v.end(), avg())

• vracaju funkciju (funkcijski objekt)

• za transform() - operator() vraca novu
  vrijednost

119
count, find, replace, remove

• broj elemenata jednak nekoj vrijednosti

• cout ltlt "broj nula je " ltlt count(v.begin(),
  v.end(), 0)

• prvi element koji je jednak nekoj vrijednosti

Iter it find(v.begin(), v.end(), 42) if(it !
v.end()) ... // nasao

• u stringu zamijeni sva slova 'a' sa 'e'

string s cin gtgt s replace(s.begin(), s.end(),
'a', 'e')

• izbaci sva slova 'a'

string s cin gtgt s s.erase(remove(s.begin(),
s.end(), 'a'), s.end())

• remove() ne briše nego vraca iterator - obavezan
  poziv erase()

120
predikat - count_if, find_if, ...

• predikat - operator() prima element, vraca bool

• primjer broj elemenata u vektoru manjih od 100

class less int limit public less(int
limit) limit(limit) bool operator()(int n)
return n lt limit ... int cnt
count_if(v.begin(), v.end(), less(100))

• koristeci standardni objekt

count_if(v.begin(), v.end(), bind2nd(lessltintgt(),
100))
121
sort

• koristi operatorlt ili binarni predikat

• binarni predikat - operator() prima dva
  elementa, vraca bool

• struct student
• string ime, prezime
• int ocjena
• struct comp
• bool operator() (const student s1, const
  student s2)
• return s1.ocjena lt s2.ocjena
• int main()
• vectorltstudentgt v
• // ... napuni container
• sort(v.begin(), v.end(), comp())

122
podjela algoritama (potpuni spisak)

• nemodificirajuci na sekvenci for_each, find,
  find_if, find_first_of, adjacent_find, count,
  count_if, mismatch, equal, search, find_end,
  search_n
• modificirajuci na sekvenci transform, copy,
  copy_backward, swap, iter_swap, swap_ranges,
  replace, replace_if, replace_copy,
  replace_copy_if, fill, fill_n, generate,
  generate_n, remove, remove_if, remove_copy_if,
  unique, unique_copy, reverse, reverse_copy,
  rotate, rotate_copy
• sortirane sekvence sort, stable_sort,
  partial_sort, partial_sort_copy, nth_element,
  lower_bound, upper_bound, equal_range,
  binary_search, merge, inplace_merge, partition,
  stable_partition
• setovi includes, set_union, set_intersection,
  set_difference, set_symmetric_difference
• operacije na heap-u make_heap, push_heap,
  pop_heap, sort_heap
• min/max min, max, min_element, max_element,
  lexicographical_compare
• permutacije next_permutation, prev_permutation
• numericki acccumulate, inner_product,
  partial_sum, adjacent_difference