Dokončení seriálu objektově orientované programování v C++ - Builder.cz - Informacni server o programovani

cpp oop

cpp oop

4. července 2002, 00.00 | Dnes ukončíme seriál objektově orientované programování v C++. Podíváme se na klíčové slova mutable a static, na které jsem v úvodu seriálu poněkud pozapomněl.

Dnešním článkem ukončím seriál Objektově orientované programování v C++. Nejprve se ale musím přiznat, že jsem v úvodu seriálu nějak pozapomněl na dvě dost podstatné klíčové slova. Jedná se o static a mutable. Jedná se vlastně o základy jazyka C++. Správně jsem se o nich měl zmínit tak maximálně v pátém článku seriálu, nikoliv v posledním díle.

Jak jsem již dříve napsal, v C++ lze metodu označit klíčovým slovem const. Tím říkáme překladači, že metoda nijak nemění vnitřní stav objektu. Lze ji tedy zavolat na konstantní objekt. Znamená to, že v těle takové metody nesmí dojít ke změně atributů objektu. Změníme-li atributy objektu v těle "konstantní" metody, překladač ohlásí syntaktickou chybu. Přece ale existují atributy, které lze měnit konstantní metodou. Takový atribut musí být označen klíčovým slovem mutable. Příklad:

#include<iostream>
using namespace std;

class Trida
{
    private:
    	mutable int MAtribut;
        int Atribut;
    public:
  	Trida() : MAtribut(0), Atribut(0) {}
        void zvetsi() { MAtribut++; Atribut++; }
        int vrat() const;
        int vratMutableAtribut() const { return ++MAtribut; }
};

int Trida::vrat() const
{
    MAtribut++;
    // Odkomentování následujícího řádku je syntaktická chyba
    // Atribut++;
    return Atribut;
}

int main(int, char**)
{
    Trida objekt1;
    objekt1.zvetsi();
    objekt1.zvetsi();
    cout << objekt1.vrat() << endl;
    cout << objekt1.vratMutableAtribut() << endl;
    const Trida objekt2;
    cout << objekt2.vrat() << endl;
    cout << objekt2.vratMutableAtribut() << endl;
    return 0;
}

Není dobré klíčové slovo mutable psát neuváženě jen proto aby šlo obejít omezení konstantních objektů. Slovo mutable slouží hlavně k označení atributů, které přímo nesouvisejí s vnitřním stavem objektu. Lze je tedy měnit i v případě, že objekt je konstantní.

Z jazyka C "zdědil" jazyk C++ klíčové slovo static, které lze použít u globálních nebo lokálních proměnných. Je-li například static int promenna; globální proměnná, je viditelná pouze v daném souboru zdrojového textu (modulu). Z jiného modulu k ní nelze přistoupit. Obdobně může být static použito i u funkcí. Funkce je potom viditelná pouze v daném modulu. Je-li static int promenna; lokální proměnná funkce, potom její hodnota je uchovávána mezi jednotlivým voláním. Proměnná vzniká prvním zavoláním funkce a zaniká při ukončení programu. Tolik (stručně) k použití static v jazyce C. V jazyce C++ máme ale navíc dvě další možnosti jak použít klíčové slovo static. Můžeme ho použít u členské proměnné ve třídě, nebo u metody.

Je-li klíčovým slovem static označena členská proměnná, jedná se o atribut, který všechny instance dané třídy sdílejí. Atribut existuje (lze s ním pracovat) i v případě, že neexistuje žádná instance třídy. Často se používá k počítání instancí dané třídy. Lze k ní přistupovat pomocí identifikátoru třídy, symbolu :: a názvu proměnné. Vše si ukážeme níže v příkladu.

Je-li klíčovým slovem static označena členská metoda, jedná se o metodu, která nemá jako svůj první implicitní parametr this. Není tedy těsně spojená s nějakou konkrétní instancí. V těle metody nelze pracovat s "nestatickými" atributy třídy a nelze volat "nestatické" metody třídy. Je to logické, protože není jasné pro který objekt je volána (není parametr this). Lze ji také zavolat, aniž by existovala nějaká instance dané třídy. Příklad:

#include<iostream>
using namespace std;

class Trida
{
    private:
    	static int PocetInstanci = 0;
        int Atribut;
    public:
        Trida() : Atribut(0) { PocetInstanci++; }
        ~Trida() { PocetInstanci--; }
        static int dejPocetInstanci() { return PocetInstanci; }
        int operaceSNestatickymAtributem(int a)
      	     { int temp = Atribut; Atribut = a; return temp; }
};

int main(int, char**)
{
    Trida objekt1, objekt2, *objekt3 = new Trida();
    cout << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    cout << objekt2.operaceSNestatickymAtributem(10) << endl;
    cout << objekt1.operaceSNestatickymAtributem(10) << endl;
    cout << objekt3->operaceSNestatickymAtributem(10) << endl;
    cout << objekt3->operaceSNestatickymAtributem(5) << endl;
    delete objekt3;
    cout << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    return 0;
}

V "čistě" objektově orientovaných jazycích (mezi které určitě nepatří C++) se třída považuje za objekt. Je to objekt, který má svou identitu, stav a svému okolí poskytuje nějaké služby. Může se například jednat o službu "vytvoření své instance". (Vznikají zde zajímavé problémy. Je-li třída objekt, co je její třídou? Tedy co je třídou třídy? Je to metatřída, což je opět objekt. Co je třídou metatřídy? atd... S podobnými "žertíky" se člověk může setkat například ve Smalltalku.) V této souvislosti lze atributy dělit na instanční atributy (atributy objektu třídy - každý objekt má své) a třídní atributy (atributy, které má třída). Díky klíčovému slovu static můžeme považovat atributy a metody označené jako static za třídní atributy a metody, naopak atributy a metody neoznačené jako static můžeme považovat za instanční atributy a metody. Není to ale přesná analogie, protože v C++ NENÍ třída objektem. Pro představu, jak jsem to myslel, uvádím poslední příklad:

#include<iostream>
using namespace std;

class Trida
{
    private:
        static unsigned int PocetInstanci = 0; // "Třídní" proměnná
        int Atribut;                           // "InstanÈní" proměnná
    public:
    	Trida() : Atribut(0) {PocetInstanci++;}
        ~Trida() { PocetInstanci--; }
        static Trida *vytvorInstanci() { return new Trida(); }
        static dejPocetInstanci() { return PocetInstanci; }
        int vrat() const { return Atribut; }
        void nastav(unsigned int a) { Atribut = a; }
};

int main(int, char**)
{
    cout << "Pocet instanci:" << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    Trida objekt1;
    cout << "Pocet instanci:" << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    objekt1.nastav(3);
    cout << objekt1.vrat() << endl;
    Trida  *objekt2 = Trida::vytvorInstanci(),
       *objekt3 = Trida::vytvorInstanci();
    cout << objekt2->vrat() << objekt3->vrat() << endl;
    cout << "Pocet instanci:" << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    delete objekt2;
    delete objekt3;
    cout << "Pocet instanci:" << Trida::dejPocetInstanci() << endl;
    return 0;
}

Tímto bych seriál ukončil. Snažil jsem se podrobněji popsat jazyk C++ pro ty, kteří znají C. Chtěl jsem ukázat vymoženosti jazyka C++ oproti C. Snad se mi to alespoň trochu povedlo. Mezi vymoženosti C++ oproti C patří především principy OOP, přetěžování operátorů, parametrizace pomocí šablon a STL. Původně jsem ani nepočítal s tím, že seriál bude mít tak mnoho dílů. Už je skoro jako Esmeralda :-) Děkuji všem, kteří seriál dočetli až sem. Také děkuji všem, kteří mě v komentářích pod článkem upozornili na nějaké chyby a měli se mnou trpělivost. Chyb bylo opravdu dost.

Na úplný závěr ještě uvedu zdroje, ze kterých jsem čerpal. Jedná se spíše o typy pro Vás, pokud se o jazyk C++ více zajímáte. O některých jsem věděl již dávno, na některé mě upozornili čtenáři v komentářích pod články.

• Cay S. Horstman: Vyšší škola objektově orientovaného návrhu v C++, Science 1997
• Stanislav Racek, Martin Kvoch: Třídy a objekty v C++, Kopp 1988
• Pavel Herout: Učebnice jazyka C, Kopp 1996
• Chip ročníky 1999 - 2001, články zaměřené na C++. Autoři jsou převážně pánové J. Franěk a M. Virius.
• Dokumentace k STL - http://www.sgi.com/tech/stl/stl_index_cat.html
• www.cplusplus.com
• Manuálové stránky OS LINUX
• Elektronická dokumentace a nápověda k překladači Borland C++ Builder®
• Elektronická dokumentace a nápověda k překladači GNU C/C++
• Elektronická dokumentace a nápověda k překladači Mingw