Exista limbaje concepute strict pe baza conceptelor programarii orientate pe obiecte (POO), de exemplu Simula sau Smalltalk. O alta abordare este de a adauga unor limbaje cu o popularitate bine stabilita, de exemplu Pascal si C, elementele tehnicii POO.
C++ combina avantajele oferite de limbajul C( eficienta, flexibilitate si popularitate) cu avantajele oferite de tehnica POO. Desi adopta principiile POO, C++ nu impune aplicarea lor stricta ( se pot scrie programe fara elemente POO). Conceptul fundamental în C++ este clasa. Clasele sunt tipuri definite de utilizator, asigura încapsularea datelor, garanteaza initializarea datelor, gestiunea memoriei controlata de utilizator, mecanisme pentru supraîncarcarea operatorilor.
C++ contine de asemenea îmbunatatiri ale limbajului C care nu sunt direct legate de POO, cum ar fi: tipul referinta, substitutia “in-line” a functiilor, nume de functii supraîncarcate, operatori pentru gestionarea memoriei libere.
Primul este cunoscut, constituie modul standard de transmitere a parametrilor în C.
Prin folosirea parametrilor formali referinta, se permite realizarea transferului prin referinta(transmiterea adresei) de o maniera similara celei din Pascal (parametrii VAR). Se elimina astfel necesitatea recurgerii la artificiul din C, adica utilizarea parametrilor formali pointeri, în cazul în care modificarile facute în interiorul functiei asupra parametrilor trebuie sa ramâna si dupa revenirea din procedura.
Exemplu:
void schimba(int &a, int &b) {
int aux=a; a=b; b=aux;
}
Transferul prin referinta este util si atunci când parametrul are dimensiune mare
(struct, class) si crearea în stiva a unei copii a valorii lui reduce viteza de
executie si încarca stiva.
C++ ofera posibilitatea declararii functiilor cu valori implicite ale parametrilor. La apelarea unei astfel de functii se poate omite specificarea parametrilor efectivi pentru acei parametri formali care au declarate valori implicite si se transfera automat valorile respective. Se pot specifica mai multe argumente cu valori implicite pentru o functie. Este obligatoriu ca numai ultimele argumente sa aiba astfel de valori si nu este permisa alternarea argumentelor cu si fara valori implicite.
Exemplu:
void fct(int, int=10);
void fct(int p1, int p2){
tipareste(p1); tipareste(p2);
}
void main(void) {
fct(1,2);
fct(3);
}
Rezultatul rularii acestui program va fi tiparirea numerelor:Supradefinirea reprezinta posibilitatea de a atribui unui simbol mai multe semnificatii, care pot fi deduse în functie de context. Limbajul C++ permite supraîncarcarea (overloading) functiilor, adica existenta mai multor functii cu acelasi nume. Când compilatorul întâlneste un apel la o functie supraâncarcata, va determina care functie va fi apelata prin examinarea numarului si tipului argumentelor. Nu se verifica si tipul valorii returnate, deci doua functii supraîncarcate nu pot diferi doar prin valoarea returnata.
De exemplu:
void fct(int a) {
cout << "functia 1" << a;
}
void fct(char *a) {
cout << "functia 2" << a;
}
In particular, majoritatea operatorilor C++ pot fi priviti ca nume de functii si deci pot fi supraîncarcati. Antetul unei asemenea functii contine cuvântul cheie operator în fata simbolului operatorului.
Operatorul new poate fi folosit în urmatoarele situatii:
Exemplu:
int * ip1, *ip2, *ip3; ip1=new int; // variabila întreaga neinitializata ip2=new int(2); // variabila întreaga initializata cu 2 ip3=new int[100]; // tablou de 100 de întregi
Operatorul new poate fi folosit si la alocarea dinamica a obiectelor, în cazul acesta permitând apelarea constructorului clasei.
Operatorul delete este complementarul lui new si înlocuieste functia free() de dezalocare a memoriei dinamice alocate. Daca exista un destructor pentru obiectul care se dezaloca, acest destructor va fi apelat automat de catre delete.
In C++ este definit un operator de rezolutie ( :: ), care permite accesul la un identificator cu domeniu fisier, dintr-un bloc în care acesta nu este vizibil, datorita unei alte declaratii. Principala aplicatie a operatorului este legata de clase si obiecte si va fi prezentata mai târziu.
Exemplu:
int n=1;
void main(void) {
int n=2;
afiseaza(n); // afiseaza 2, valoarea variabilei locale n
afiseaza(::n); // afiseaza 1,valoarea variabilei globale n
}
In C++ clasa este un concept fundamental, este constructia prin care se definesc noi tipuri de date, prin asocierea unui set de functii la o structura de date.
Definitia unei clase presupune declararea clasei, la care se specifica numele clasei, lista claselor de baza din care e derivata clasa, daca exista, si membrii clasei, atât membrii de date cât si functii.
Este posibil controlul accesului atât la datele membre cât si la functiile membre ale unei clase. In acest scop, se pot utiliza specificatorii de control al accesului: public, private si protected. Membrii privati(date si functii) sunt accesibili numai functiilor membre si prietene(friend) ale clasei. Un membru public poate fi accesat de orice functie din domeniul de declaratie al clasei. Accesul la membrii protejati este similar celui la membrii privati, dar accesul se poate extinde la functiile membre si prietene ale claselor derivate din clasa respectiva. De exemplu, în cazul clasei Stiva, sunt ascunse utilizatorului toate detaliile de implementare (membrii de date):
class Stiva{
protected:
int nmax; // numarul maxim de elemente
int *tab; // tabloul in care se vor memora elementele
int varf; // indexul elementului din varf
public:
Stiva(int); // constructor
Stiva(); // constructor implicit
~Stiva(); // destructor
BOOL Push(int);
BOOL Pop(int &);
BOOL Top(int &);
BOOL not_vida();
BOOL not_plina();
};
Definirea functiilor membre se poate face fie ca functii inline, la
declararea lor în cadrul clasei, fie în exteriorul clasei. Pentru definitiile functiilor
membre aflate în afara declaratiei clasei, este necesara specificarea numelui
clasei urmat de operatorul de rezolutie înaintea numelui functiei. De exemplu,
definirea operatiei de adaugare în stiva se face în felul urmator:
BOOL Stiva::Push(int ElementNou){
if (not_plina()) {
tab[++varf]=ElementNou;
return TRUE;
}
else return FALSE;
}
Functiile membru pot avea acces la orice membru al clasei respective. Accesul la membrii de date ai instantei curente se face direct, prin numele lor.
Pentru apelul functiilor membre publice sau pentru accesul la datele publice ale unui obiect, din functii care nu sunt membre, se folosesc operatorii de selectie (.) si (->), ca în cazul structurilor si uniunilor din C.
Exemplu:
Stiva s1, *ps;
...
ps=new Stiva(20);
...
s1.push(5);
ps->push(8);
Exista situatii în care este necesar ca adresa obiectului sa fie utilizata în definitia functiei. Ne putem referi la acest pointer prin cuvântul cheie this, declarat implicit în orice functie si initializat sa indice înspre obiectul pentru care este invocata functia membru. Principala utilizare a lui this este la scrierea functiilor care manipuleza direct pointeri.
Exemplu:
In clasa Stiva definita anterior, varful este o variabila protejata, care poate fi accesata numai din cadrul functiilor membre ale clasei stiva. Daca se defineste clasa Test, prietena a clasei Stiva, atunci orice functie membra a clasei Test are acces direct nelimitat la variabila varf a unei stive:
class Stiva {
.....
friend class Test;
};
class Test {
.....
void ofct();
};
void Test::ofct() {
Stiva s;
....
s.varf=5; // devine o operatie permisa, pentru ca Test e clasa prietena !
....
}
Pentru crearea, initializarea, copierea si respectiv distrugerea obiectelor, în C++ se folosesc functii speciale, numite constructori si destructori. Constructorul se apeleaza automat la crearea fiecarui obiect al clasei, static, automatic sau dinamic(cu operatorul new), inclusiv pentru obiecte temporare.
Destructorul este apelat automat la eliminarea unui obiect, la încheierea timpului sau de viata, sau poate fi solicitat prin program, cu operatorul delete.
Constructorii si destructorii se declara si se definesc similar cu celelalte functii membre, dar se disting de acestea printr-o serie de caracteristici specifice:
Alta categorie de constructor este constructorul de copiere. Necesitatea de copiere a obiectelor intervine când un obiect este transferat ca parametru sau rezultat al unei functii, sau la crearea unui obiect temporar. Solutia oferita de C++ consta în utilizarea unui constructor special, numit constructor de copiere. In absenta unei definitii explicite în cadrul clasei, compilatorul genereaza automat un constructor de copiere care initializeaza datele noului obiect cu valorile corespunzatoare din obiectul specificat, prin copiere membru cu membru. Aceasta nu este o solutie buna în cazul în care clasa contine membrii variabile dinamice si cand e necesara scrierea unui constructor de copiere special.
Declaratia constructorului de copiere pentru o clasa trebuie sa specifice un parametru unic de tipul referinta de obiecte a acelei clase.
De exemplu, definitia unui constructor de copiere adecvat pentru clasa Stiva ar fi:
Stiva::Stiva(Stiva&s) {
nmax=s.nmax;
tab=new int[nmax];
varf=s.varf;
for (int i=0; i<=varf; i++) tab[i]=s.tab[i];
}
Functiile operator constituie un tip special de functii , care s-ar putea utiliza pentru redefinirea operatorilor de baza care apar în C. Un tip de clasa se poate defini împreuna cu un set de operatori asociati, obtinuti prin supraîncarcarea operatorilor existenti. In acest fel, se efectueaza operatii specifice cu noul tip la fel de simplu ca în cazul tipurilor standard. Procedeul consta în definirea unei functii cu numele
operator < simbol >
De exemplu, se presupune definirea unei clase NrComplex, si se doreste supradefinirea operatorului de adunare, pentru adunarea a doua numere complexe. Functia operator+() trebue sa primeasca doi parametri de tipul NrComplex si sa returneze un rezultat de tip NrComplex, avand acces direct la datele membre ale clasei.
Exista 2 posibilitati de realizare: ca functie prietena a clasei NrComplex sau ca functie membra a clasei NrComplex.
Exemplu - supradefinirea operatorului + ca functie friend:
class NrComplex {
float real, imaginar;
public:
NrComplex(float r=0, float i=0);
friend NrComplex operator+(NrComplex, NrComplex); // operatorul suma definit ca
// functie prietena a clasei
};
NrComplex operator+ (NrComplex c1, NrComplex c2) {
NrComplex c;
c.real=c1.real+c2.real;
c.imaginar=c1.imaginar+c2.imaginar;
return c;
}
void main() {
NrComplex c1(1,2), c2(5,5), s;
s=c1+c2;
}
Expresia c1+c2 este interpretata de compilator ca un apel al functiei
operator+(c1,c2)
Exemplu - supradefinirea operatorului + ca functie membra:
class NrComplex {
float real, imaginar;
public:
NrComplex(float r=0, float i=0);
NrComplex operator+(NrComplex); // operatorul suma definit ca
// functie membra a clasei
};
NrComplex NrComplex::operator+ (NrComplex c2) {
NrComplex c;
c.real=real+c2.real;
c.imaginar=imaginar+c2.imaginar;
return c;
}
void main() {
NrComplex c1(1,2), c2(5,5), s;
s=c1+c2;
}
O functie membra primeste in mod implicit adresa obiectului pentru care este
apelata. Functia operator+() va avea prototipul
NrComplex operator+(NrComplex);Expresia c1+c2 este interpretata de compilator ca un apel al functiei:
c1.operator+(c2)In acest caz, al supradefinirii operatorului + ca functie membru, datorita transferului implicit al primului operand, apare o asimetrie in definitia functiei operator+().
Mai apare si o alta restrictie impusa de functiile operator membre ale clasei: primul operand este intotdeauna de tipul clasa respectiv, deci solutia nu este adecvata daca primul operand trebuie sa fie de un alt tip.
Alte precizari privind supradefinirea operatorilor:
Se pot supradefini in C++ numai operatori existenti, deci simbolul asociat functiei operator trebuie sa fie deja definit ca operator pentru tipurile standard (nu e permisa introducerea unor simboluri noi de operatori). De asemenea, nu se pot modifica pluralitatea (un operator unar nu poate fi supradefinit ca unul binar sau invers), precedenta, asociativitatea.
Functia operator trebuie sa aiba cel putin un parametru (implicit sau explicit) de tipul clasa caruia ii este asociat operatorul respectiv. Aceasta restrictie implica faptul ca supradefinirea operatorilor e posibila numai pentru tipurile clasa definite in program, pentru tipurile standard operatorii isi pastreaza definitia.
Functiile operator pot fi implementate ca si functii membre a clasei sau ca si functii prietene a clasei. In particular, pentru operatorii: = [] () -> functia operator trebuie sa fie membra a clasei.
In general, pentru un operator binar op, expresia x op y este interpretata:
x.operator op(y); // functie membrusau
operator op(x,y); // functie friend
In general, pentru un operator unar op, expresiile x op sau op x se interpreteaza:
x.operator op(); // functie membrusau
operator op(x); // functie friend