Bài giảng Các đặc điểm C++ áp dụng cho class

Các đặc điểm C++ áp dụng cho class Lập trình hướng đối tượng @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 2 Tài liệu đọc n Eckel, Bruce. Thinking in C++, 2nd Ed. Vol 1. ¨ Chapter 8: Constants n Start at p. 352 (Classes) ¨ Chapter 10: Name Control n p. 423 (Static Members in C++) to p. 442 (Alternate Linkage Specifications) n Dietel. C++ How to Program, 4th Ed. ¨ Chapter 7: Class II n 7.2, 7.3, 7.6, 7.7, 7.8 @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 3 Tổng quan n Các đặc điểm cơ bản của C++ như const, static, ... áp dụng cho các lớp như thế nào? ¨ hằng thành viên – const member ¨ thành viên tĩnh – static member ¨ hằng thành viên tĩnh – const static member ¨ hằng hàm/phương thức – const method ¨ hàm/phương thức tĩnh – static method ¨ làm việc với các đối tượng @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 4 Hằng thành viên – const member n Ta đã biết về từ khoá const dùng với các biến thông thường const int x = 50; n Từ khoá const đối với các thành viên dữ liệu như thế nào? n Khi một thành viên dữ liệu được khai báo là const, thành viên đó sẽ giữ nguyên giá trị trong suốt thời gian sống của đối tượng chủ. class MyClass { public: MyClass(int x = 5); // Constructor w/default argument private: const int foo; // Declares foo a constant member }; @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 5 Hằng thành viên – const member khởi tạo hằng thành viên khi nào? n Bên trong khai báo class? Quá sớm, ta chưa có đối tượng nào, không có chỗ để lưu giá trị n Gán trị trong thân hàm constructor? Quá muộn, không đảm bảo hằng không được truy nhập trước khi nó được gán. n Giải pháp: danh sách khởi tạo tại constructor – member initialization list @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 6 Hằng thành viên – const member n danh sách khởi tạo của constructor nằm tại định nghĩa của constructor, chứa một tập các "lời gọi constructor" mà sẽ được thực hiện trước khi thực thi phần thân của constructor đó. ¨ khi dùng cho các hằng thành viên, danh sách khởi tạo đảm bảo chúng được khởi tạo trước khi được truy nhập ¨ chi tiết thêm tại phần thừa kế. class MyClass { public: MyClass(int x = 5); // Constructor w/default argument private: const int foo; // Declares foo a constant member }; ... MyClass::MyClass(int x) : foo(x) { // constructor body } danh sách khởi tạo của constructor dấu hai chấm tách giữa danh sách tham số và danh sách khởi tạo @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 7 Hằng thành viên – const member n Danh sách khởi tạo – Ví dụ class MyClass { public: MyClass(int x = 5); // Constructor w/default argument private: const int foo; // Declares foo a constant member const int bar; }; ... MyClass::MyClass(int x, int y) : foo(x), bar(y) { // constructor body } danh sách khởi tạo của constructor, khởi tạo hằng foo với giá trị của x , khởi tạo hằng bar với giá trị của y. dấu phảy tách giữa các thành phần của danh sách khởi tạo @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 8 Hằng thành viên – const member n Điều quan trọng cần nhớ: hằng thành viên của một đối tượng không thay đổi giá trị trong suốt thời gian sống của đối tượng đó. ¨ Các hằng của các đối tượng khác nhau (thuộc cùng một lớp) không có quan hệ gì với nhau ¨ Ví dụ, một đối tượng thuộc lớp MyClass có hằng foo với giá trị 5, trong khi đó, một đối tượng khác cùng thuộc lớp MyClass lại có hằng foo có giá trị 10. n Tiếp theo, ta sẽ tìm hiểu cách định nghĩa các thành viên dữ liệu được dùng chung bởi tất cả các đối tượng thuộc cùng một lớp @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 9 Thành viên tĩnh – static member void myCounter() { static int count = 0; // Static variable count++; cout << “This function has been invoked “ << count << “ time(s). << endl; } int main() { for (int i = 1; i <= 3; i++) { myCounter(); } } This function has been invoked 1 time(s). This function has been invoked 2 time(s). This function has been invoked 3 time(s). n Đối với biến thông thường, static dùng để khai báo các biến tĩnh tồn tại trong suốt quá trình chạy của chương trình. @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 10 Thành viên tĩnh – static member Tương tự giữa biến tĩnh và thành viên tĩnh n biến static x được khai báo trong hàm f(), ¨ một bản duy nhất tồn tại trong suốt quá trình chạy của chương trình. ¨ dùng chung cho tất cả các lần chạy hàm f(), ¨ bất kể hàm f() được gọi bao nhiêu lần n Đối với class, static dùng để khai báo thành viên dữ liệu dùng chung cho mọi thể hiện của lớp. ¨ một bản duy nhất tồn tại trong suốt quá trình chạy của chương trình, ¨ dùng chung cho tất cả các thể hiện của lớp, ¨ bất kể lớp đó có bao nhiêu thể hiện @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 11 n Đếm số đối tượng MyClass ¨ khai báo lớp MyClass Thành viên tĩnh - Ví dụ class MyClass { public: MyClass(); // Constructor ~MyClass(); // Destructor void printCount(); // Output current value of count private: static int count; // static member to store // number of instances of MyClass }; thành viên tĩnh count @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 12 ¨cài đặt các phương thức Thành viên tĩnh - Ví dụ int MyClass::count = 0; MyClass::MyClass() { this->count++; // Increment the static count } MyClass::~MyClass() { this->count--; // Decrement the static count } void MyClass::printCount() { cout count << " instance(s) of MyClass.\n"; } Khởi tạo biến đếm bằng 0, vì ban đầu không có đối tượng nào @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 13 Thành viên tĩnh – static member Định nghĩa và khởi tạo n thành viên tĩnh được lưu trữ độc lập với các thể hiện của lớp, do đó, các thành viên tĩnh phải được định nghĩa int MyClass::count; n ta thường định nghĩa các thành viên tĩnh trong file chứa định nghĩa các phương thức n nếu muốn khởi tạo giá trị cho thành viên tĩnh ta cho giá trị khởi tạo tại định nghĩa int MyClass::count = 0; @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 14 Thành viên tĩnh – static member int main() { MyClass* x = new MyClass; x->PrintCount(); MyClass* y = new MyClass; x->PrintCount(); y->PrintCount(); delete x; y->PrintCount(); } There are currently 1 instance(s) of MyClass. There are currently 2 instance(s) of MyClass. There are currently 2 instance(s) of MyClass. There are currently 1 instance(s) of MyClass. ¨ chương trình demo sử dụng MyClass @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 15 Hằng thành viên tĩnh n Kết hợp hai từ khoá const và static, ta có hiệu quả kết hợp ¨ một thành viên dữ liệu được định nghĩa là static const là một hằng được chia sẻ giữa tất cả các đối tượng của một lớp. n Không như các thành viên khác, các thành viên static const phải được khởi tạo khi khai báo class MyClass { public: MyClass(); ~MyClass(); private: static const int thirteen = 13; }; int main() { MyClass x; MyClass y; MyClass z; } x, y, z dùng chung một thành viên thirteen có giá trị không đổi là 13 @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 16 Hằng thành viên tĩnh n Tóm lại, ta nên khai báo: ¨ static đối với các thành viên dữ liệu ta muốn dùng chung cho mọi thể hiện của một lớp ¨ const đối với các thành viên dữ liệu cần giữ nguyên giá trị trong suốt thời gian sống của một thể hiện ¨ static const đối với các thành viên dữ liệu cần giữ nguyên cùng một giá trị tại tất cả các đối tượng của một lớp @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 17 Hằng phương thức – const method n Từ khoá const được dùng cho các tham số của hàm để đảm bảo các tham số được truyền cho hàm sẽ không bị hàm sửa đổi. int myFunction(const int& x); n Cú pháp này cũng được dùng cho phương thức với hiệu quả tương tự class MyClass { //... MyMethod(const int& x); ///... }; x được truyền bằng hằng tham chiếu x sẽ không bị hàm/phương thức sửa đổi @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 18 Hằng phương thức – const method n Còn tham số ẩn truyền bằng con trỏ this và chính là đối tượng chủ? n Hằng phương thức là cú pháp cho phép ta đảm bảo với trình biên dịch rằng phương thức sẽ không sửa đổi đối tượng chủ class MyClass { ... void printCount() const; ... }; ... void MyClass::PrintCount() const { // ... } phải có từ khóa const ở cả khai báo và định nghĩa phương thức @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 19 Hằng phương thức – const method n Đối với các hằng đối tượng, trình biên dịch chỉ cho phép gọi các hằng phương thức ¨ để đảm bảo nó không sửa đổi đối tượng chủ n Trình biên dịch sẽ báo lỗi nếu một hằng phương thức sửa đổi giá trị của thành viên bất kỳ của đối tượng ¨ Tuy nhiên, hằng phương thức được phép sửa giá trị của các thành viên dữ liệu tĩnh của lớp n do các thành viên tĩnh độc lập với các đối tượng, như vậy sửa đổi chúng không vi phạm tính bất biến của đối tượng n Nói chung, ta nên khai báo mọi phương thức truy vấn là hằng, vừa để báo với trình biên dịch, vừa để tự gợi nhớ. @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 20 Phương thức tĩnh – static method n Từ khoá static còn được dùng cho các phương thức à phương thức tĩnh n Một phương thức tĩnh có thể được gọi một cách độc lập với mọi thể hiện của lớp ¨ phương thức tĩnh không được truyền con trỏ this làm tham số ẩn. ¨ không thể sửa đổi các thành viên dữ liệu từ trong phương thức tĩnh. ¨ có thể gọi phương thức tĩnh mà không cần tạo thể hiện nào của lớp - gọi thẳng bằng tên lớp @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 21 Phương thức tĩnh – static method n Khai báo: class MyClass { public: MyClass(); // Constructor ~MyClass(); // Destructor static void printCount(); // Output current value of count private: static int count; // count }; n dùng tên lớp kèm theo toán tử phạm vi (::) để gọi phương thức tĩnh MyClass::printCount(); n hoặc có thể dùng đối tượng sẵn có để gọi phương thức tĩnh MyClass x; x.printCount(); @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 22 Phương thức tĩnh – static method n Ví dụ int main(){ MyClass::printCount(); MyClass* x = new MyClass; x->printCount(); MyClass* y = new MyClass; x->printCount(); y->printCount(); delete x; y->printCount(); } There are currently 0 instance(s) of MyClass. There are currently 1 instance(s) of MyClass. There are currently 2 instance(s) of MyClass. There are currently 2 instance(s) of MyClass. There are currently 1 instance(s) of MyClass. @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 23 Hằng đối tượng – const object n hằng đối tượng: ¨ trình biên dịch sẽ đảm bảo rằng không một thành viên dữ liệu nào có thể bị sửa đổi sau khi đối tượng được khởi tạo n kể cả các thành viên public không phải là hằng ¨ khai báo: const MyClass x(5); // x là hằng n Khi làm việc với hằng đối tượng, ta chỉ có thể gọi các hàm thành viên là hằng - const hoặc tĩnh - static @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 24 Hằng đối tượng. Ví dụ class MyClass { public: MyClass(); ~MyClass(); static void printCount(); void foo() const; void bar(); const int x; int y; ... }; const MyClass x; cout << x.x; //no change – OK cout << x.y; //no change – OK x.x++; //Error x.y++; //Error const MyClass x; x.printCount(); // static - OK x.foo(); // const - OK x.bar(); // non-const - error không thể sửa thành viên, dù là public không phải hằng chỉ được gọi hàm thành viên là hằng hoặc tĩnh @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 25 Làm việc với đối tượng n Đến đây, ta đã gặp các ví dụ về cách khai báo, khởi tạo, và làm việc với các đối tượng n Trước khi tiếp tục, ta nên tóm tắt lại một số cách sử dụng đối tượng trong C++ n Kèm thêm một số lưu ý về vấn đề liên quan tới quản lý bộ nhớ và lập trình hướng đối tượng @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 26 Làm việc với đối tượng n Điều quan trọng cần nhớ về các đối tượng là: tại cốt lõi, chúng chẳng qua chỉ là các kiểu dữ liệu người dùng tự định nghĩa n Có nghĩa là, hầu như tất cả những gì ta có thể làm đối với các kiểu dữ liệu cài sẵn, ta cũng có thể thực hiện đối với các lớp @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 27 Làm việc với đối tượng MyClass foo; MyClass foo2(5,6);n Khai báo các đối tượng MyClass* foo; foo = new MyClass(); MyClass* foo2; foo2 = new MyClass(5, 6); ... delete foo; delete foo2; n Khai báo con trỏ tới đối tượng, và dùng con trỏ để cấp phát bộ nhớ động ...rồi thu hồi chúng MyClass foo; MyClass& r_foo = foo; MyClass foo2; MyClass& r_foo2 = foo2; n Khai báo tham chiếu tới đối tượng @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 28 Làm việc với đối tượng MyClass foo[10]; MyClass* foo2[10]; for (int i = 0; i < 10; i++) { foo2[i] = new MyClass(i, i + 1); } n Tạo mảng các đối tượng ... hoặc mảng các con trỏ tới đối tượng foo[7].PrintCount(); for (int i = 0; i < 10; i++) { foo[i].PrintCount(); } n Truy nhập các đối tượng trong mảng như vẫn làm đối với các phần tử mảng thông thường phải có constructor mặc định để có thể có khai báo này @ 2004 Trần Minh Châu. FOTECH. VNU 29 Làm việc với đối tượng class MyClass { … private: // Instance of a class MyOtherClass x; // Pointer to an instance // of a class MyOtherClass* y; }; n Có thể có thành viên là các đối tượng thuộc lớp khác. (quan hệ chứa - “has-a”) MyClass::MyClass { this->y = new MyClass2(); } MyClass::~MyClass { delete this->y; } n Để tránh rò rỉ bộ nhớ, bất cứ phần bộ nhớ nào được cấp phát động tại constructor đều phải được thu hồi tại destructor