Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

функции в класс Shape, мы экономим силы, избегая дублирования кода в производных классах. Это может оказаться существенным фактором при разработке реальных программ. Однако этот эффект достигается за счет того, что любое изменение интерфейса класса Shape или любое изменение в размещении его данных-членов потребует повторной компиляции всех производных классов и их клиентов. Для широко используемых библиотек такая повторная компиляция может оказаться неразрешимой проблемой. Естественно, существуют способы достичь указанных преимуществ и избежать большинства проблем (см. раздел 14.3.5).

Задание

К сожалению, мы не можем сформулировать задание, которое выявило бы понимание общих принципов проектирования, поэтому решили сосредоточиться на свойствах языка, поддерживающих объектно-ориентированное программирование.

1. Определите класс B1 с виртуальной функцией vf() и невиртуальной функцией f(). Определите эти функции в классе B1. Реализуйте каждую функцию так, чтобы она выводила свое имя (например, “B1::vf()”). Сделайте эти функции открытыми. Создайте объект B1 и вызовите каждую из функций.

2. Определите класс D1, производный от класса B1, и заместите функцию vf(). Создайте объект класса D1 и вызовите функции vf() и f() из него.

3. Определите ссылку на объект класса B1 (т.е. B1&) и инициализируйте ею только что определенный объект класса D1. Вызовите функции vf() и f() для этой ссылки.

4. Теперь определите функцию f() в классе D1 и повторите пп. 1–3. Объясните результаты.

5. Добавьте в класс B1 чисто виртуальную функцию pvf() и попытайтесь повторить пп. 1–4. Объясните результат.

6. Определите класс D2, производный от класса D1, и заместите в нем функцию pvf(). Создайте объект класса D2 и вызовите из него функции f(), vf() и pvf().

7. Определите класс B2 с чисто виртуальной функцией pvf(). Определите класс D21 с членом типа string и функцией-членом, замещающей функцию pvf(); функция D21::pvf() должна выводить значение члена типа string. Определите класс D22, аналогичный классу D21, за исключением того, что его член имеет тип int. Определите функцию f(), получающую аргумент типа B2& и вызывающую функцию pvf() из этого аргумента. Вызовите функцию f() с аргументами класса D21 и D22.

Контрольные вопросы

1. Что такое предметная область?

2. Назовите цели именования.

3. Что такое имя?

4. Какие возможности предоставляет класс Shape?

5. Чем абстрактный класс отличается от других классов?

6. Как создать абстрактный класс?

7. Как управлять доступом?

8. Зачем нужен раздел private?

9. Что такое виртуальная функция и чем она отличается от невиртуальных функций?

10. Что такое базовый класс?

11. Как объявляется производный класс?

12. Что мы подразумеваем под схемой объекта?

13. Что можно сделать, чтобы класс было легче тестировать?

14. Что такое диаграмма наследования?

15. В чем заключается разница между защищенными и закрытыми членами класса?

16. К каким членам класса имеют доступ члены производного класса?

17. Чем чисто виртуальная функция отличается от других виртуальных функций?

18. Зачем делать функции-члены виртуальными?

19. Зачем делать функции-члены чисто виртуальными?

20. Что такое замещение?

21. Чем наследование интерфейса отличается от наследования реализации?

22. Что такое объектно-ориентированное программирование?

Термины

Упражнения

1. Определите два класса, Smiley и Frowny, производные от класса Circle и рисующие два глаза и рот. Затем создайте классы, производные от классов Smiley и Frowny, добавляющие к каждому из них свою шляпу.

2. Попытайтесь скопировать объект класса Shape. Что произошло?

3. Определите абстрактный класс и попытайтесь определить объект его типа. Что произошло?

4. Определите класс Immobile_Circle, напоминающий класс Circle, объекты которого не способны перемещаться.

5. Определите класс Striped_rectangle, в котором вместо заполнения прямоугольник заштриховывается через одну горизонтальными линиями толщиной в один пиксель. Поэкспериментируйте с толщиной линий и расстоянием между ними, чтобы добиться желаемого эффекта.

6. Определите класс Striped_circle, используя приемы из класса Striped_rectangle.

7. Определите класс Striped_closed_polyline, используя приемы из класса Striped_rectangle (для этого придется потрудиться).

8. Определите класс Octagon, реализующий правильный восьмиугольник. Напишите тестовую программу, выполняющую все его функции-члены (определенные вами или унаследованные от класса Shape).

9. Определите класс Group, служащий контейнером объектов класса Shape с удобными операциями над членами класса Group. Подсказка: Vector_ref. Используя класс Group, определите класс, рисующий шахматную доску, по которой шашки могут перемещаться под управлением программы.

10. Определите класс Pseudo_window, напоминающий класс Window. Постарайтесь не прилагать героических усилий. Он должен рисовать закругленные углы, метки и управляющие пиктограммы. Возможно, вы сможете добавить какое-нибудь фиктивное содержание, например изображение. На самом деле с этим изображением ничего не надо делать. Допускается (и даже рекомендуется), чтобы оно появилось в объекте класса Simple_window.

11. Определите класс Binary_tree, производный от класса Shape. Введите параметр, задающий количество уровней ( levels==0 означает, что в дереве нет ни одного узла, levels==1 означает, что в дереве есть один узел, levels==2 означает, что дерево состоит из вершины и двух узлов, levels==3 означает, что дерево состоит из вершины и двух дочерних узлов, которые в свою очередь имеют по два дочерних узла, и т.д.). Пусть узел изображается маленьким кружочком. Соедините узлы линиями (как это принято). P.S. В компьютерных науках деревья изображаются растущими вниз от вершины (забавно, но нелогично, что ее часто называют корнем).

12. Модифицируйте класс Binary_tree так, чтобы он рисовал свои узлы с помощью виртуальной функции. Затем выведите из класса Binary_tree новый класс, в котором эта виртуальная функция замещается так, что узлы изображаются иначе (например, в виде треугольников).

13. Модифицируйте класс Binary_tree так, чтобы он имел параметр (или параметры, указывающие, какой вид линии используется для соединения узлов (например, стрелка, направленная вниз, или красная стрелка, направленная вверх). Заметьте, как в этом и последнем упражнениях используются два альтернативных способа, позволяющих сделать иерархию классов более гибкой и полезной.

14. Добавьте в класс Binary_tree операцию, добавляющую к узлу текст. Для того чтобы сделать это элегантно, можете модифицировать проект класса Binary_tree. Выберите способ идентификации узла; например, для перехода налево, направо, направо, налево и направо вниз по бинарному дереву можете использовать строку "lrrlr" (корневой узел может соответствовать как переходу