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Introduzione alla Object Oriented Programming, OOP E.Mumolo. DEEI

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Presentazione sul tema: "Introduzione alla Object Oriented Programming, OOP E.Mumolo. DEEI"— Transcript della presentazione:

1 Introduzione alla Object Oriented Programming, OOP E.Mumolo. DEEI

2 2 Prima parte: il C++ come estensione del C

3 3 Paradigmi di programmazione Modello procedurale Il mondo della programmazione viene visto come un sistema di processi Modello ad oggetti Il mondo viene visto come un sistema di cose Alcuni temi tipici del modello procedurale: Processi Sequenze di esecuzione Diagrammi di flusso Programmazione top-down Programmazione strutturata Algoritmi=strutture dati + programmazione strutturata Linguaggi strutturati:Fortran, Cobol, Basic, Pascal, C … Operazioni effettuate sui dati inviate alle procedure e alle funzioni sistemi software validi ed efficienti per basse complessità MA : ad alte complessità si evidenzia un cedimento del sistema Una modifica di una struttura dati ha grandi effetti sul sistema campo di visibilità delle strutture dati Riusabilita nei lnguaggi procedurali

4 4 Struttura di un programma Spaghetti code Programmazione strutturata

5 5 Il linguaggio C++ sviluppato alla AT&T da B.Stroustrup (1980) da una idea di Simula65. estensione del C astrazione dei dati Pro: estensione rispetto al linguaggio C Piu adatto del C a progetti complessi prestazioni elevate nonostante la complessità molteplici produttori Contro: linguaggio complesso (non elimina le ridondanze di C, anzi ne introduce) linguaggio ibrido: consente di continuare sviluppare codice tradizionale in C non aiuta a programmare ad oggetti recupero manuale della memoria (Garbage Collection)

6 6 Estensione del C commenti: delimitati da // per commenti su una riga, oltre a /* … */ più adatti a commenti su più righe costanti: variabili di sola lettura specificatore const

7 7 Dichiarazioni variabili: non solo allinizio del programma, ma anche nei cicli Definizione di struttura, enum, unione for(int i=0; i

8 8 Riferimenti (specificatore &) sinonimi (alias) per lo stesso oggetto il tipo delloggetto determina il tipo del riferimento puo essere visto come un tipo speciale di puntatore deve essere inizializzato e agisce solo su un oggetto uso principale: argomenti e risultati di una funzione

9 9 Uso dei riferimenti come argomenti e risultati di funzione senza passare esplicitamente lindirizzo //opp4.cpp #include int incrementa(int &val) { val++; if(val>65000) val=65000; return 0; } int incrementa(int &val, int v) { int t=v; t++; if(t>65000) t=65000; return t; } main() { int i=7; cout << " i=" << i; incrementa(i); cout << " i=" << i << " i=" << incrementa(i,i) << " i=" << i << '\n'; } Output: i=7 i=8 i=9 i=8

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11 11 argomenti di default in una funzione specificatore inline: inline void funzione(..) sostituisce il codice della funzione alle chiamate di funzione. : attenzione alla crescita delle dimensioni del codice! campo di visibilità delle dichiarazioni identificatori dichiarati nelle funzioni sono visibili dalla dichiarazione fino alla fine della funzione identificatori globali sono visibili dalla dichiarazione alla fine del file identificatore locale maschera un identificatore globale con un stesso nome Scope o operatore di visibilità :: specifica la variabile da utilizzare identificatori locali non sono visibili all'esterno della funzione lidentificatore ::var identifica la variabile globale blocco: sequenza di istruzioni tra graffe

12 12 una funzione e un blocco visibilita locale: identificatori definiti allinterno di un blocco visibilita a livello di file: funzioni e identificatori definiti fuori da tutte le funzioni visibilita degli identificatori di blocchi annidati visibilita delle etichette: nel corpo della funzione a cui il blocco appartiene

13 13 Allocazione di oggetti dinamici nella memoria libera Operatore new: argomento tipo delloggetto e ritorna un puntatore alloggetto New restituisce un puntatore nullo in caso di errore Per allocare un array indicare tipo e numero di elementi Operatore delete: rilascia un oggetto in memoria libera Per rilasciare un array: specificatore []

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18 18 //esempio di programmazione C++ : bubble sorting //oop13.cpp #include float arry[10]={15.5, 44, 0.5, -1.5, 65, 0.0, 55.5, 67.0, 5, 3}; struct sistema { float *aa; int ord; }; const int ord=10, ord1=5, ord2=4; // variabili non modificabili! int bubble(float *, int N=ord); void scambia(float &, float &); // passaggio per riferimento void stampa(int); void stampa(float *a, int n=ord); main() { sistema SS[ord1];// definisce l'array SS di 5 strutture 'sistema' sistema *sis = new sistema[ord2]; // alloca in mem. lib. un array di 4 strutture int nl;

19 19 //carica le strutture for(short i=0;i

20 20 int bubble(float *A, int N) { char *flag="notsorted"; int nloop=0; while(!strcmp(flag, "notsorted")){ flag="sorted"; nloop++; for(short i=0;i *(A+i+1)){//A[i] e' *(A+i) scambia(*(A+i),*(A+i+1)); //passa per riferimento!! flag="notsorted"; } return nloop; } void scambia(float &a, float &b) // il compilatore passa l'indirizzo delle var. { float temp=a; a=b; b=temp; } void stampa(int n) { printf("\nArray ordinato (nr. cicli=%d):\n", n); } void stampa(float *a, int n) { for(short j=0;j

21 21 Sovrapposizione delle funzioni (overloading) stesso nome per funzioni diverse, che devono avere argomenti diversi in numero e tipo lo stesso nome deve avere lo stesso tipo di risultato

22 22 Seconda parte: Il C++ come linguaggio di programmazione ad oggetti

23 23 Il modello ad oggetti Alcuni temi tipici Dalla astrazione funzionale alla astrazione dei dati Il mondo e modellato non come processi, ma cose Societa di entita attive, cooperanti, riusabili Progettazione bottom-up non top-down Modelli di classi, sottoclassi, istanze di oggetti Linguaggi ad oggetti: Simula, Smalltalk, Eiffel, C++, Java OOP: incapsulamento e mascheramento dei dati limitazione del campo di visibilità delle procedure che manipolano i dati dati e procedure inseparabili oggetto procedure di un oggetto (metodi) attivate inviando messaggi all'oggetto gli oggetti inviano messaggi ad altri oggetti punti fondamentali: tipi di dati astratti, classe, oggetti, incapsulamento, gerarchie di tipi (sottoclassi), ereditarietà, polimorfismo

24 24 OOP focalizza l'attenzione sui dati da manipolare, piuttosto che sulle procedure obiettivi della progettazione e realizzazione di software mediante OOP : migliorare la produttività del programmatore aumentare la versatilità e la riutilizzazione del software controllare la complessità diminuire il costo di manutenzione oggetto = contenitore che racchiude dati e funzioni che gestiscono i dati Information hiding: capacità di oggetti di racchiude dati per eliminare accessi indebiti interfaccia dell'oggetto: indica e pubblicizza le operazioni autorizzate ad accedere i dati implementazione delle funzioni (codice): è in genere nascosto all'interno dell'oggetto un oggetto riceve delle richieste e risponde alle stesse

25 25 classe = definizione astratta delle caratteristiche degli oggetti gli oggetti sono tra loro distinti anche se derivano dalla stessa classe creazione di un oggetto: definizione di una variabile appartenente ad una determinata classe, o definizione di un oggetto di tipo classe nella memoria libera l'interfaccia di una classe è costituita da tutto ciò che non è nascosto in un oggetto. L'interfaccia resta in genere inalterata nel tempo operare con gli oggetti : divisione in componenti che contengono dati e procedure che operano sui dati un oggetto contiene quindi sia la struttura dati che le procedure (metodi) che definiscono il comportamento dell'oggetto stesso le strutture dati sono nascoste all'interno degli oggetti il mondo esterno comunica con i oggetti inviando loro delle richieste (messaggi) per informare l'oggetto su quello che deve essere fatto non su come viene fatto suddivisione del software in classi: un sistema di archiviazione viene chiamato classe archivio con struttura dati e metodi per modificare dati operare con gli oggetti : ogni procedura e associata ad una classe se si aggiungono funzioni di un insieme esistente, si può creare una sottoclasse, creare una nuova classe, o aggiungerle alla classe esistente struttura gerarchica di tipi e sottotipi mediante scomposizione top-down o bottom-up: identificazione e rappresentazione dei dati piu importanti del sistema tramite classi.

26 26 Top-down:esempio Bottom-up: Classe base (componente complesso) Sottoclassi (componenti minime) Automobile ruota carrozzeria motore Classe base (componente minimo) Sottoclassi (componenti via via piu complesse) veicolo Veicolo senza motore Veicolo a motore moto auto taxi aereo Specializzazione Generalizzazione

27 27 Classi Una classe (ADT): class casa {... }; Un oggetto e una istanza della classe:casa a; Piu oggetti hanno diversi valori delle variabili e stesso comportamento Piu oggetti hanno diverse variabili, il codice e rientrante: casa a, mia, tua; mia.metodo1 ; //attiva metodo1 mediante linvio dellindirizzo di mia al codice di metodo1 Comunicazione tra oggetti tramite invio di messaggi di attivazione Campo variabili Metodo1 Metodo2 Metodo3 privato pubblico var. a var. mia var. tua Codice dei metodi Puntatore this

28 28 Comunicazione tra oggetti Campo variabili Metodo1 Metodo2 Metodo3 Campo variabili Metodo1 Metodo2 Metodo3 Campo variabili Metodo1 Metodo2 Metodo3 a tua mia Chiama tua.metodo2 Chiama mia.metodo1

29 29 In conclusione Il mondo visto come sistema ad oggetti: societa di entita attive, cooperanti, riutilizzabili Progettazione bottom-up Ereditarieta, polimorfismo Visione globale

30 30 Le classi in C++ una classe è il modello-prototipo-al quale si conformano gli oggetti che istanziano la classe struttura di una classe: class nome_classe { private: // dati e metodi accessibili solo ai metodi della classe. Sono quindi nascosti allesterno (non accessibili direttamente) protected: // privati allesterno; dati e metodi accessibili solo allinterno della classe e tramite classi derivate public: // dati e metodi accessibili pubblicamente a tutte le funzioni dello stesso scope delloggetto }; le componenti funzionali dichiarati in una struttura possono essere definite all'interno, (inline) o all'esterno una classe introduce un nuovo tipo di dati lo specificatore private è implicito scope di una classe: visibilita dei componenti (funzioni e variabili) sintatticamente la classe puo essere vista come una estensione di struct

31 31 il tipo di dato definito con le classi, in cui cioè la struttura interna è inaccessibile, e dal quale si possano istanziare oggetti manipolabili solo per mezzo delle operazione associate, è detto tipo di dato astratto (ADT) esempio di tipo di dato astratto contatore //file contatore.h class contatore { private: unsigned int valore; public: contatore(); //un costruttore void incrementa(); void decrementa(); void set(unsigned int n); unsigned int val(); } l'implementazione della classe può essere realizzato in un file separato o inline

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36 36 Osservazioni i metodi vengono attivati inviando all'oggetto un messaggio con il nome del metodo usando loperatore punto.: c1.incrementa();//invia alloggetto c1 la richiesta di attivare //incrementa c1.visualizza();//analogamente Puntatore ad oggetto: operatore freccia a destra ->:

37 37 Osservazioni (cont.) invio di dati ad una procedura vs. invio di un messaggio all'oggetto ma: quando un oggetto riceve un messaggio, determina come deve essere elaborato il dato sottostante usando i metodi associati al dato non posso elaborare direttamente i dati! Es. c1.valore non è possibile i metodi possono essere definiti anche in più file la classe contatore potrebbe anche essere realizzata con una struttura: #include struct contatore { unsigned int valore; }; main() { contatore c1, c2; c1.valore++; c2.valore++; } ma: in questa forma i dati sono pubblici e la funzione principale accede direttamente al dato sottostante

38 38 struttura dati astratta punto

39 39 Classi annidate (nested) classe interna o nested: definita allinterno di unaltra classe visibilita:allinterno dello scope della classe che la contiene classi definite allinterno di una funzione (scope locale) visibile solo allinterno della funzione

40 40 Costruttori e distruttori delle classi necessità di inizializzare le variabili ciclo di vita di una variabile locale: nello scope in cui e definita ciclo di vita di una variabile dinamica: programma quando viene generata una variabili di tipo classe, si attiva automaticamente una funzione che inizializza le variabili della classe: costruttore quando la variabile termina il suo ciclo di vita viene attivata automaticamente - se disponibile- una funzione di eliminazione: distruttore (ad esempio delete di variabili nella memoria libera) costruttore: funzione con lo stesso nome della classe non richiede tipo di ritorno puo avere una lista di argomenti di inizializzazione attivata automaticamente quando si crea un'oggetto con new sono possibili costruttore diversi, che devono avere liste di argomenti diversi costruttore di default: senza argomenti.

41 41 Costruttore di default funzione senza argomenti formali chiamata dal compilatore quando viene definita una variabile senza inizializzazione speciale nel caso si richeda una inizializzazione speciale costruttore con argomenti

42 42 Costruttore con argomenti: il costruttore da utilizzare dipende dalla lista degli argomenti variabili dinamiche stringa *ps=new stringa(iniziale); //new attiva il costruttore. Se new fallisce, ps punta a //NULL e il compilatore NON attiva il costruttore ps->stampa();...

43 43 Costruttore con argomenti opzionali: #include class stringa { int len; char *str; public: stringa(int a=0, char ch=' ') { len=a; str[len]='\0'; if(a>0) { str=new char[len+1]; for(int i=0; i

44 44 distruttori: funzioni che gestiscono la distruzione del contenuto di oggetti utilizza il nome della classe preceduto da dal carattere ~ attivata automaticamente al termine del ciclo di vita di un'oggetto in genere usati per rilasciare la memoria dinamica oppure per salvare informazioni su file annulla quello fatto dal costruttore libera la memoria addizionale utilizzata dell'oggetto libera le risorse locale e chiude i file aperti libera la memoria dinamica il distruttore, come ogni metodo, può essere chiamato esplicitamente stringa *p=new stringa("nome"); p-> stringa:: ~stringa();

45 45 //esempio di ADT nodo ADT lista //oop23.cpp #include class nodo { private: nodo *next; int valore; public: nodo(){next=NULL;} void loadn(nodo *a){next=a;} void loadv(int a){valore=a;} nodo *getn(){return next;} int getv(){return valore;} }; class lista { private: nodo *head; public: lista(){head=NULL;} //costruttore ~lista(){}//distruttore: lasciato per esercizio! void insert(int n);//at the top void add(int n); //at the bottom int hremove();//toglie dalla cima int tremove();//toglie dalla coda void type();//visita dalla cima e stampa il contenuto };

46 46 void lista::insert(int n) { nodo *temp; temp=new nodo; temp -> loadv(n); temp -> loadn(NULL); if(head) {temp -> loadn(head); head=temp;} else {temp -> loadn(NULL); head=temp;} } void lista::add(int n) { nodo *temp, *prec; if(head){ temp=head; while(temp){ prec=temp; temp=temp->getn(); } prec->loadn(new nodo); prec=prec->getn(); prec->loadv(n); prec->loadn(NULL); } else { head=new nodo; head -> loadv(n); head -> loadn(NULL); }

47 47 int lista::hremove() { int n; if(head){ n=head->getv(); head=head->getn(); return(n); } else return(65536);//65536 means empty } int lista::tremove() { int n; nodo *temp, *prec; temp=head; if(head){ while(temp->getn()) { prec=temp; temp=temp->getn(); } n=temp->getv(); prec->loadn(NULL); delete(temp); return(n); } else return(65536);//65536 means empty }

48 48 void lista::type() { nodo *temp; temp=head; while(temp){ cout getv() << '\n'; temp=temp->getn(); } main() { lista L1, L2; int n; for(int i=0; i<5; i++) L1.insert(i); cout << "L1:" << '\n'; L1.type(); L2.add(10); L2.add(100); cout << "L2:" << '\n'; L2.type(); L1.add(5); L1.add(6); L1.add(7); cout << "L1 after add" << '\n'; L1.type(); cout << "L1hrem " << L1.hremove() << '\n'; while( (n=L2.tremove())!=65536) cout << "L2 trem " << n << '\n'; while( (n=L1.hremove())!=65536) cout << "L1 hrem " << n << '\n'; }

49 49 //esempio di ADT Albero // File Albero.h #define NULL 0 struct nodo { int dato; nodo *sin,*des; }; class Albero { public: Albero() { radice = NULL; } protected: nodo* radice; }; //file AlbRic.h #include "Albero.h #include class AlbRic : public Albero { public: AlbRic() {} ~AlbRic() { Cancella(radice); } void Inserisci(int i) { Aggiungi(i,radice); } void Visita(){ Differito(radice); } private: void Cancella(nodo * &p); void Aggiungi(int i, nodo* &p); void Differito(nodo *p); };

50 50 // File oop24.cpp #include "AlbRic.h" void AlbRic::Cancella(nodo* &p) { if(p!=NULL) { Cancella(p->sin); Cancella(p->des); delete p; } void AlbRic::Differito(nodo * p) { if(p!=0) { Differito(p->sin); Differito(p->des); cout dato << " "; } void AlbRic::Aggiungi(int i, nodo* &p) { if (p == NULL) { p = new nodo; p->dato = i; p->sin = NULL; p->des = NULL; } else if (i dato) Aggiungi(i,p->sin); else if (i > p->dato) Aggiungi(i,p->des); } void main() { AlbRic a; for(int i=0;i<10;i++) a.Inserisci(i); a.Visita(); }

51 51 Autoriferimento nelle classi: l'argomento implicito 'this una classe può contenere oggetti di altre classi, puntatori a oggetti di altre classi, puntatori a oggetti della stessa classe (autoriferimento) ogni oggetto contiene un puntatore, chiamato this, che contiene l'indirizzo dell'oggetto stesso nota: ogni oggetto contiene al proprio interno le variabili definite nella classe, ma non i metodi: ci possono essere molte istanze di una classe ma una sola istanza delle funzioni il puntatore all'oggetto this viene passato implicitamente alle funzioni della classe al momento della loro attivazione, per sapere qual è l'oggetto attivatore

52 52 Possibilità offerta da this : costruire un metodo che ritorna il puntatore al metodo che attivato la funzione #include //oop26.cpp class punto { int x,y; // il compilatore inserisce in modo nascosto:punto *const this; //const perché si vieta alla funzione di alterarne il valore public: punto(){x=0; y=0;}//primo costruttore punto(int a, int b) {x=a; y=b;}//secondo costruttore punto& MuoviPunto(int d1, int d2) {x+=d1; y+=d2; return *this; }; //ritorna l'oggetto stesso punto& Stampa(){cout << " punto= " << x << ", " << y << endl; return *this;} }; main() { punto p1; // crea un'istanza della classe punto e salva il suo indirizzo // nella variabile this=&p1 // attiva il costruttore di default: punto(&p1). // Il costruttore viene implicitamente tradotto come // punto(punto *const this) {this -> x=0; this->y=0;}; punto p2(1,1);//attiva il secondo costruttore: punto(&p2, 1, 1), e modifica in //punto(punto *const this,int a,int b){this->x=a; this->y=b; return;} p2.MuoviPunto(2, 2).Stampa();//diventa possibile l'associazione a sinistra p1.Stampa().MuoviPunto(1,1).Stampa(); } Output: punto= 3, 3 punto= 0, 0 punto= 1, 1

53 53 Altro esempio di autoriferimento: concatenazione di stringhe #include //oop27.cpp class stringa { int len; //dati privati char *str; public: //definizione dei metodi stringa(int=0); stringa(const char *); stringa &concat(const stringa&); char *visualizza(); }; //in questo modo è possibile scrivere: main() { stringa a(80); stringa b("sequenza"); stringa c(" di questa"); stringa d(" prova"); a=b.concat(c).concat(d); cout << a.visualizza(); }

54 54 //implementazione dei metodi stringa::stringa(int n) { len=n; if(n>0){ str=new char (len+1); str[0]='\0'; } } stringa::stringa(const char *s) { len=strlen(s); str=new char[len+1]; strcpy(str,s); } char* stringa::visualizza() { return str; } stringa& stringa::concat(const stringa &s) { len += s.len; char *temp=new char[len+1]; strcpy(temp,str); strcat(temp, s.str);//temp="sequenza di questa" str=temp;//str e' la stringa dell'oggetto che ha attivato concat return *this;//ritorna l'oggetto che ha attivato concat } Output: sequenza di questa prova

55 55 Array di oggetti definizione: contatore c1, c2[100]; c2[10].stampa(); il costruttore e il distruttore vengono chiamati per ciascun elemento dell'array per un vettore di oggetti appartenenti ad una classe con un costruttore, la classe deve avere un costruttore senza argomenti #include //oop28.cpp class punto { int x1, x2; public: punto(int x, int y) {x1=x; x2=y;} punto(){x1=0; x2=0;} void visualizza(){printf("x1, y1 ",x1, x2);} }; main() { punto a(1,2); punto va[20]; for(int i=1;i<20;i++) va[i].visualizza(); }

56 56 Lo specificatore friend aggiunta allincapsulamento e mascheramento. Ma: cautela! normalmente: solo un insieme ben definito di messaggi può essere inviato ad un'oggetto di una classe che deve avere i metodi sufficienti per elaborare i dati 'friend' specifica quali classi esterne possono accedere ai componenti privati //oop29.cpp Esempio: la classe B accede direttamente ai dati privati della classe A #include class A { friend class B;//indicazione unidirezionale!! int uno, due, tre; public: A(){uno=0; due=0; tre=30;}; void inc(){uno++;due++;}; void lst(){cout<<"A::uno="<

57 57 Elementi statici di una classe un elemento dichiarato static, viene condiviso in un'unica copia da tutti i oggetti della classe (normalmente ogni oggetto ha i propri dati!) esempio: per conoscere quanti oggetti di una classe sono stati definiti: #include //oop30.cpp class punto { int x,y; public: static int n_punti; punto(){n_punti++;}; }; int punto::n_punti=0; main() { punto a, b, c; cout << "nr oggetti:" << punto::n_punti << endl; } poiché lelemeto statico è comune tutti gli oggetti, una modifica in un punto modifica tutti gli altri

58 58 Inizializzazione di oggetti Problema: string nome(Luigi); nuovo=nome; Inizializzazione memberwise Costruttore memberwise: nomeclasse::nomeclasse(const nomeclasse&); //oop31.cpp #include class stringa { int len; char *ch; public: stringa(){len=0;} //costruttore di default stringa(const char *s) //costruttore con argomenti; s e' puntatore a stringa costante { len=strlen(s); ch=new char[len+1]; strcpy(ch,s); } stringa(const stringa&s) //costruttore di copia memberwise { len=s.len; ch=s.ch; } void list(){cout<

59 59 uso della inizializzazione memberwise: oggetto1=oggetto2 passaggio argomenti per copia alle funzioni: Class stringa { public: //… int val(){return len;} }; int lung(stringa s){return s.val();} main() { stringa a, b("Luigi"), c=b; c.list(); cout << lung(c); } ritorno per valore di un oggetto: stringa crea(int l) { stringa s; //... return s; //usa liniz. di copia } modalita per riferimento: non richiede copia locale!

60 60 #include //oop32.cpp Esempio di costruttori per copia class stringa { int len; char *ch; public: stringa() {cout << "costruttore di default" << endl; len=0;}//costruttore di default stringa(const char *s) //costruttore con argomenti; s e' puntatore a stringa costante { cout << "costr. con argomenti" << endl; len=strlen(s); ch=new char[len+1]; strcpy(ch,s);} stringa(const stringa&s)//costruttore di copia { cout << "costruttore di copia" << endl; len=s.len; ch=s.ch;} void list(){cout<

61 61 Overloading degli operatori ridefinizione di simboli del linguaggio notazione infissa anche fra tipi diversi limiti: solo operatori gia definiti loperatore che viene ridefinito conserva le sue caratteristiche di associativita, precedenza e numero di argomenti almeno uno degli argomenti deve essere di tipo classe non si possono usare operatori che non hanno significato in C (es. **) Specificatore: operator operatori binari (+,-,*,/) e unari (++, --, +=, etc) operatore binario: definito da un metodo interno con un argomento - a.add(b) – oppure con due argomenti – a=a.add(a,b) - classe C { priv;... public: C binary_op(C); C binary_op(C, C); } classe binary_op(classe arg){return classe(priv+arg.priv);} classe binary_op(classe arg1, classe arg2){ return classe(arg1.priv+arg2.priv);} main(){ a.binary_op(b); a=a.binary_op(a,b); }

62 62 operatore unario: metodo intero ad una classe senza argomenti operatore unario U: l'espressione argomento U oppure U argomento può essere: argomento.U() oppure U(argomento) non è possibile realizzare applicazione prefissa e postfissa /* Uso degli operatori unari e binari */ //oop33.cpp #include void main() { int a=1; int b; cout << "prima a= " << a << '\n'; b = a++; // l'operatore post-incremento e' unario: prima assegna e poi incrementa cout << "dopo a++: a= " << a << " b=" << b <<'\n'; a=1; b = ++a; /* l'operatore pre-incremento e' unario: prima incrementa e poi assegna*/ cout << "dopo ++a: a= " << a << " b=" << b <<'\n'; a=1; b = a+1; /* l'operatore somma e' binario: prima somma e poi assegna */ cout << "dopo a+1: a= " << a << " b=" << b <<'\n'; }

63 63 overloading di operatori unari #include //oop34.cpp class contatore { unsigned int valore; public: contatore(){valore=0;} void operator++(){if(valore<65535) valore++;}//overloading di ++ void operator--(){if(valore>0) valore--;}//overloading di () void operator()(unsigned int n){if((valore>=0)&&(valore<65535)) valore=n;} unsigned int val(){return valore;} }; main() { contatore c1,c2; c2(10); for(short i=0; i<10; i++){ c1++; c2++; } cout << "valore finale di c1=" << c1.val() << " finale di c2=" << c2.val(); } Output: Valore finale di c1=10 finale di c2=20

64 64 numeri complessi //oop35.cpp #include class complesso { private: float pr, pi; public: complesso(){pr=0;pi=0;}//costruttore di default complesso(float x,float y); //altro costruttore void cadd(complesso arg);//operazione binaria void csub(complesso arg);//operazione binaria void cmult(complesso arg); void visualizza(); }; // definizione funzioni complesso::complesso(float x, float y) { pr=x; pi=y; } void complesso::cadd(complesso arg) { pr+=arg.pr; pi+=arg.pi; } void complesso::csub(complesso arg) { pr-=arg.pr; pi-=arg.pi; } void complesso::cmult(complesso arg) { float temp1, temp2; temp1=pr*arg.pr - pi*arg.pi; temp2=pr*arg.pi + pi*arg.pr; pr=temp1; pi=temp2; }

65 65 void complesso::visualizza() { if(pi<0) cout << '\n' << "complesso: " << pr << "- j" << abs(pi); else cout << '\n' << "complesso: " << pr << "+ j" << pi; } main() { complesso a(1,3), b(2,2); a.visualizza(); b.visualizza(); a.cadd(b); b.cadd(b); a.visualizza(); b.visualizza(); a.csub(b); a.visualizza(); b.visualizza(); a.cmult(b); a.visualizza(); b.visualizza(); } Output: complesso: 1+ j3 complesso: 2+ j2 complesso: 3+ j5 complesso: 4+ j4 complesso: -1+ j1 complesso: 4+ j4 complesso: -8+ j0 complesso: 4+ j4

66 66 seconda versione //oop36.cpp #include class complesso { private: float pr, pi; public: complesso(){pr=0;pi=0;}//costruttore di default complesso(float x,float y); //altro costruttore complesso cadd(complesso arg); complesso csub(complesso arg); complesso cmult(complesso arg); void visualizza(); }; complesso::complesso(float x, float y){ pr=x; pi=y; } complesso complesso::cadd(complesso arg){complesso t; t.pr=pr+arg.pr; t.pi=pi+arg.pi; return t;} complesso complesso::csub(complesso arg){complesso t; t.pr=pr-arg.pr; t.pi=pi- arg.pi; return t;} complesso complesso::cmult(complesso arg) { complesso t; float temp1, temp2; temp1=pr*arg.pr - pi*arg.pi; temp2=pr*arg.pi + pi*arg.pr; t.pr=temp1; t.pi=temp2; return t; }

67 67 void complesso::visualizza() { if(pi<0) cout << '\n' << "complesso: " << pr << "- j" << abs(pi); else cout << '\n' << "complesso: " << pr << "+ j" << pi; } main() { complesso a(1,3), b(2,2); a.visualizza(); b.visualizza(); a=a.cadd(b); b=b.cadd(b); a.visualizza(); b.visualizza(); a=a.csub(b); a.visualizza(); b.visualizza(); a=a.cmult(b); a.visualizza(); b.visualizza(); }

68 68 overloading degli operatori //oop37.cpp #include class complesso { private: float pr, pi; public: complesso(){pr=0;pi=0;}//costruttore di default complesso(float x,float y); //altro costruttore complesso operator+(complesso arg); complesso operator-(complesso arg); complesso operator*(complesso arg); complesso operator*(float arg); void visualizza(); }; // definizione funzioni complesso::complesso(float x, float y) { pr=x; pi=y; } complesso complesso::operator+(complesso arg) //complesso operator+(complesso b){ co { complesso t; t.pr=pr+arg.pr; t.pi=pi+arg.pi; return t;} complesso complesso::operator-(complesso arg) { complesso t; t.pr=pr-arg.pr; t.pi=pi-arg.pi; return t;}

69 69 complesso complesso::operator*(complesso arg) {complesso t; float temp1, temp2; temp1=pr*arg.pr - pi*arg.pi; temp2=pr*arg.pi + pi*arg.pr; t.pr=temp1; t.pi=temp2; return t; } complesso complesso::operator*(float arg){ //prodotto con tipo diverso! return complesso(arg*pr, arg*pi); } void complesso::visualizza() { if(pi<0) cout << '\n' << "complesso: " << pr << "- j" << abs(pi); else cout << '\n' << "complesso: " << pr << "+ j" << pi; } main() { complesso a(1,3), b(2,2), c, d; a.visualizza(); b.visualizza(); a=a+b; b=b+b; a.visualizza(); b.visualizza(); a=a-b; a.visualizza(); b.visualizza(); a=a*b; a.visualizza(); b.visualizza(); a=a*2; //attenzione: non e possibile 2*a! a.visualizza(); c=a+a; a=((a+b-c)*c)*2; a.visualizza(); }

70 70 Libreria la classe ostream è definita in stream.h: l'operatore<< viene sovrapposto per gestire l'output di tutti i tipi predefiniti o definita dell'utente. Semplificando : class ostream { private:... public: ostream & operator << (char *ch); ostream & operator << (int i); ostream & operator << (long l);... }; loperazione cout << i puo essere vista come cout.operator<<(i) loperazione cout << i << j; puo essere vista come cout.operator<<(i).operator<<(j)

71 71 Template di classi: classi generiche il concetto di template -modello- e stato introdotto per creare classi generiche //oop38.cpp #include /* implementazione in C++ del tipo di dato astratto STACK tramite array di interi */ class stack { private: int *bottom; // puntatore al fondo dello stack int *top;// puntatore alla cima dello stack public: stack()// costruttore della classe stack { bottom = top = new int[100]; } ~stack()// distruttore della classe stack { delete bottom; } void push (int c) { if ( (top -bottom) < 100 ) *top++ = c; } int pop() { if ( --top >= bottom ) return *top; else return -1; } }; // end class stack void main() { stack s; int i; for (i = 0; i < 10; i++)s.push(i); for (i = 0; i < 10; i++) cout << s.pop(); }

72 72 Problema della classe stack: cambiamento di tipo: //oop39.cpp #include /* implementazione in C++ del tipo di dato astratto STACK tramite array di interi */ class stack { private: double *bottom; // puntatore al fondo dello stack double *top;// puntatore alla cima dello stack public: stack()// costruttore della classe stack { bottom = top = new double[100]; } ~stack()// distruttore della classe stack { delete bottom; } void push (double d) { if ( (top -bottom) < 100 ) *top++ = d; } double pop() { if ( --top >= bottom ) return *top; else return -1; } }; // end class stack void main() { stack s; for (short i = 0; i < 10; i++) s.push(i*3.14); for (short i = 0; i < 10; i++) cout << s.pop() << ' '; }

73 73 //oop40.cpp #include /* tipo di dato astratto STACK di interi e double con TEMPLATE */ template class stack { private: tipo *bottom; // puntatore al fondo dello stack tipo *top;// puntatore alla cima dello stack public: stack()// costruttore della classe stack { bottom = top = new tipo[100]; } ~stack()// distruttore della classe stack { delete bottom; } void push (tipo d) { if ( (top -bottom) < 100 ) *top++ = d; } tipo pop() { if ( --top >= bottom ) return *top; else return -1; } }; // end class stack void main() { stack s1; stack s2; for (short i = 0; i < 10; i++)s1.push(i); for (short i = 0; i < 10; i++)s2.push(i*3.14); cout << "stack di interi: "; for (short i = 0; i < 10; i++) cout << s1.pop() << ' '; cout << "\nstack di double: "; for (short i = 0; i < 10; i++) cout << s2.pop() << ' '; }

74 74 Derivazione di classi l'ereditarietà permette ai programmatori di riutilizzare una classe esistente per costruire una gerarchia di componenti software riutilizzabile personalizzazione della classe d'origine Basi della ereditarietà: la classe derivata; ogni OOP gestisce in modo diverso i dettagli in C++: la classe derivata eredita/modifica tutti i metodi propri della classe d'origine aggiungendo metodi nuovi gestisce una gerarchia di classi derivazione singola una classe può avere un'unica classe d'origine (albero) derivazione multipla una classe puo avere piu classi dorigine visibilità dei dati privati della classe d'origine: una classe derivata NON può accedere ai dati privati a meno che non sia autorizzata farlo con lo specificatore friend o con la modalità protetta (più usata) ogni oggetto di classe derivata ha i propri dati privati e una propria copia di dati privati della classe d'origine sintassi: class ClasseDerivata: ClasseOrigine {... };

75 75 come viene realizzato il processo di ereditarietà? Controllo accesso: indicatori public, private, protected se l'indicatore viene omesso private public: mantiene pubblico, privato, protected nella classe derivata ogni componente rispettivamente pubblico, privato, protected della classe base se la classe base eredita componenti protetti privati li mantiene protetti o privati class Base { int a;// privato nella classe base protected://protetto: int bb; public://pubblico int b; }; class Derivata: public Base { int c; //privato nella classe derivata public: int d;//pubblico int funz(){c=b+bb+d; return c;} } main() { Derivata x; x.d=10; x.b=20; printf(x.funz()); // x.a, x.c non sono accessibili

76 76 //oop41.cpp #include class Persona { protected: int eta; char *nome; public: Persona(const char *n, int e){ nome=new char[strlen(n)+1]; strcpy(nome,n); eta=e; } void presentati(){ cout << "sono una persona, mi chiamo " << nome << "ed ho " << eta << "anni" << endl; } }; class Studente:public Persona { private: int anno; char *facolta; public: Studente(char *n, char *f, int e, int a):Persona(n,e){ facolta=new char[strlen(f)+1]; strcpy(facolta,f); anno=a; } void presentati(){ cout<<"sono uno studente di nome "<

77 77 main() { Persona mario("Mario Verdi", 22); Studente luigi("Luigi Rossi", "ingegneria", 24, 5); mario.presentati(); luigi.presentati(); } sono una persona, mi chiamo Mario Verdi ed ho 22anni sono uno studente di nome Luigi Rossi ho 24 anni e sono iscritto a ingegneria al 5 anno di corso Tutti i metodi della classe dorigine possone essere inviati come messaggio agli oggetti della classe derivata

78 78 Costruttori/distruttore nelle classi derivate legato alla visibilità tra oggetti derivati e oggetti base se un oggetto di classe derivata viene inizializzato, il costruttore deve assicurarsi che venga eseguita una inizializzazione anche dell'oggetto della classe di base-interna alla classe derivata-. il costruttore della classe derivata attiva uno dei costruttore della classe base: class Base { int a; protected: int bb; public: int b; void Base(){a=0;} } class Derivata:public Base { int c; public: Derivata():Base(){c=0;} int funz(){c=c+bb+b+d; return c;} } class Derivata2: public Derivata(){... public: derivata2(): Derivata()}

79 79 //ESEMPIO DI CLASSE BASE //file complesso.h class complesso { protected: float pr, pi; public: complesso(){pr=0;pi=0;}//costruttore di default complesso(float x,float y); //altro costruttore void add(complesso arg); void sub(complesso arg); void mpy(complesso arg); void visualizza(); }; // definizione funzioni complesso::complesso(float x, float y) { pr=x; pi=y; } void complesso::add(complesso arg) //complesso operator+(complesso b){ co { pr=pr+arg.pr; pi=pi+arg.pi; } void complesso::sub(complesso arg) { pr=pr-arg.pr; pi=pi-arg.pi; } void complesso::mpy(complesso arg) { float temp1, temp2; temp1=pr*arg.pr - pi*arg.pi; temp2=pr*arg.pi + pi*arg.pr; pr=temp1; pi=temp2; } void complesso::visualizza() { if(pi<0) cout << '\n' << "pr,pi " << pr << "- j" << abs(pi); else cout << '\n' << "pr,pi " << pr << "+ j" << pi; }

80 80 //OOP42.cpp #include #include "complesso.h" class comp:public complesso { private: float modulo;//valori trigonometrici float fase; public: comp(float x, float y):complesso(x, y) //costruttore { modulo=sqrt(x*x+y*y); fase=atan(y/x); } void c2t() { float x=pr; float y=pi; modulo=sqrt(x*x+y*y); fase=atan(y/x); } void t2c() { pr=modulo*cos(fase); pi=modulo*sin(fase); } void mult(comp arg) { modulo=modulo*arg.modulo; fase=fase+arg.fase; } void div(comp arg) { modulo=modulo/arg.modulo; fase=fase-arg.fase; } void visualizza() { complesso::visualizza(); cout << " modulo=" << modulo << " fase=" << fase;} }; main() { comp a(1,1); comp b(1,2); a.visualizza(); b.visualizza(); a.mult(b); a.t2c(); a.visualizza(); a.div(b); a.t2c(); a.visualizza(); }

81 81 //oop43.cpp //derivazione #include class complesso { protected: float pr, pi; public: complesso(float x,float y); //altro costruttore complesso cadd(complesso arg); complesso csub(complesso arg); void visualizza(); }; // definizione funzioni complesso::complesso(float x, float y) { pr=x; pi=y; } complesso complesso::cadd(complesso arg) { pr+=arg.pr; pi+=arg.pi; }

82 82 complesso complesso::csub(complesso arg) { pr-=arg.pr; pi-=arg.pi; } void complesso::visualizza() { cout << '\n' << "complesso: " << pr << "+ j" << pi; } class comp: public complesso//derivazione per estendere la classe { public: comp(float x, float y):complesso(x, y){};//costruttore comp cmult(comp arg); comp cdiv(comp arg); void visualizza(char a); }; // comp comp::cmult(comp arg) { float temp1, temp2; temp1=pr*arg.pr - pi*arg.pi; temp2=pr*arg.pi + pi*arg.pr; pr=temp1; pi=temp2; }

83 83 comp comp::cdiv(comp arg) { float temp, temp1, temp2; temp=arg.pr*arg.pr + arg.pi*arg.pi; temp1 = (pr*arg.pr + pi*arg.pi)/temp; temp2 = (pr*arg.pi - pi*arg.pr)/temp; pr=temp1; pi=temp2; } void comp::visualizza(char a) { cout << '\n' << a; complesso::visualizza(); } main() { comp a(1,2), b(2,2); a.complesso::visualizza(); b.complesso::visualizza(); a.cadd(b); b.cadd(b); a.visualizza('a'); b.visualizza('b'); a.csub(b); a.visualizza('a'); b.visualizza('b'); a.cmult(b); a.visualizza('a'); b.cdiv(b); b.visualizza('b'); }

84 84 //OOP44.cppliste derivate #include class nodo { protected: nodo *next; int valore; public: nodo(){next=NULL;valore=0;} void loadpun(nodo *a){next=a;} nodo *getpun(){return next;} void loadval(int a){valore=a;} int getval(){return valore;} }; class nodo_ext: public nodo { protected: char *nome; int flag; public: nodo_ext(char *n, int f):nodo(){strcpy(nome,n);flag=f;} nodo_ext():nodo(){flag=0;nome="";} void loadnome(char *n){nome=new char[strlen(n)+1]; strcpy(nome,n);} char *getnome(){return nome;} void loadflag(int a){flag=a;} int getflag(){return flag;} };

85 85 class lista { private: nodo_ext *head; public: lista(){head=NULL;} //costruttore void add(int val, char *n, int f); //at the bottom int tremove();//toglie dalla coda e restituisce il nome void type();//visita dalla cima e stampa il contenuto }; void lista::add(int val, char *n, int f) { nodo_ext *temp, *prec; if(head){ temp=head; while(temp){ prec=temp; temp=(nodo_ext *)temp->getpun(); } prec->loadpun(new nodo_ext); prec=(nodo_ext*)prec->getpun(); prec->loadval(val); prec->loadflag(f); prec->loadnome(n); prec->loadpun(NULL); } else { head=new nodo_ext; head -> loadval(val); head -> loadflag(f); head -> loadnome(n); head -> loadpun(NULL); }

86 86 int lista::tremove() { int n; nodo_ext *temp, *prec; temp=head; if(head){ while(temp->getpun()) { prec=temp; yemp=(nodo_ext*)temp->getpun(); } n=temp->getval(); prec->loadpun(NULL); delete(temp); return(n); } else return(65536);//65536 means empty } void lista::type() { nodo_ext *temp; temp=head; while(temp){ cout getval() getnome() << " flag=" cout getflag() getpun(); } main() { lista L1, L2; int n; for(int i=0;i<5;i++) L1.add(i,"primo",0); L1.type(); cout << "inizio a rimuovere dalla coda" << '\n'; while((n=L1.tremove())!=65536) cout << "remove L1 " << n << '\n'; }

87 87 Regole di visibilita: Classe base (superclasse) classe derivata (sottoclasse) Ricerca di una componente interna ad una variabile di sottoclasse: Prima nella sottoclasse Poi nelle componenti ereditate Funzioni ridefinite nella sottoclasse:nasconde la funzione della superclasse Tutte le funzioni sono ancora attive! Si possono chiamare o con casting – ((superclasse)oggetto sottoclasse).funzione – o con scope – Oggetto_sottoclasse.superclasse::funzione Riprendiamo la classe Studente. labbinamento funzione-oggetto e fatto STATICAMENTE dal compilatore (allatto della compilazione) sulla base di tipo oggetto e argomenti Ma: con i puntatori? Studente *giorgio; Persona *giulio; giorgio=new Studente(Giorgio Bianchi", "ingegneria", 23,4); giorgio -> presentati(); Attenzione: i puntatori possono puntare a oggetti diversi! giorgio -> presentati(); giulio=giorgio; giulio->presentati(); // la associazione e fatta sulla base del // tipo del puntatore e non delloggetto!! giulio e una persona ma punta ad uno studente! delete giulio cancella solo la persona: spreco spazio Funzioni virtuali: associazione sulla base del tipo di oggetto

88 88 //oop45.cpp #include class Persona { protected: int eta; char *nome; public: Persona(const char *n, int e){ nome=new char[strlen(n)+1]; strcpy(nome,n); eta=e;} virtual void presentati() { cout << "sono una persona, mi chiamo " << nome << " ed ho " << eta << " anni << endl; } }; class Studente:public Persona { private: int anno; char *facolta; public: Studente(char *n, char *f, int e, int a):Persona(n,e) { facolta=new char[strlen(f)+1]; strcpy(facolta,f); anno=a; } virtual void presentati(){ cout<<"sono uno studente di nome "<

89 89 main() { Persona mario("Mario Verdi", 22); Studente luigi("Luigi Rossi", "ingegneria", 24, 5); mario.presentati(); luigi.presentati(); Studente *giorgio; Persona *giulio; giorgio=new Studente("Giorgio Bianchi", "ingegneria", 23,4); giorgio -> presentati(); giulio=giorgio; giulio->presentati(); } Output con funzioni virtuali: sono una persona, mi chiamo Mario Verdi ed ho 22 anni sono uno studente di nome Luigi Rossi ho 24 anni e sono iscritto a ingegneria al 5 anno di corso sono uno studente di nome Giorgio Bianchi ho 23 anni e sono iscritto a ingegneria al 4 anno di corso sono uno studente di nome Giorgio Bianchi ho 23 anni e sono iscritto a ingegneria al 4 anno di corsOutput o Output senza funzioni virtuali sono una persona, mi chiamo Mario Verdi ed ho 22anni sono uno studente di nome Luigi Rossi ho 24 anni e sono iscritto a ingegneria al 5 anno di corso sono uno studente di nome Giorgio Bianchi ho 23 anni e sono iscritto a ingegneria al 4 anno di corso sono una persona, mi chiamo Giorgio Bianchi ed ho 23anni

90 90 Polimorfismo e funzioni virtuali Polimorfismo: capacità di rispondere in modo differenziato agli stessi comandi realizzato con overloading delle funzioni e con le funzioni virtuali overloading delle funzioni: la scelta della funzione da attivare è effettuata esaminando una lista degli operandi o il tipo di oggetti tramite cui vengono operate le richieste alle operazioni abbinamento statico(static binding): deciso alla compilazione abbinamento dinamico(dynamic binding): deciso in run-time overloading quando gli oggetti vengono rappresentati con puntatore: i puntatori possono puntare a oggetti di tipo diverso! ma l'abbinamento statico si basa sul tipo di puntatore e non sul tipo di oggetto puntato! funzione virtuale: funzione il cui abbinamento con l'oggetto è fatto in run-time sintassi: virtual int funz(){ }

91 91 una funzione definita virtuale nella classe base in una gerarchia di derivazione, rende virtuali tutte le funzioni con stesso prototipo e componenti la classe derivata l'abbinamento dinamico oggetto-funzione con le funzioni virtuali funziona solo se gli oggetti sono gestiti con puntatore. Se l'oggetto gestito con il nome, l'associazione e' statica. tre casi in cui la chiamata di una funzione virtuale è risolta staticamente: quando la chiamata e effettuata con un oggetto e non con un puntatore quando si usa scope (::) alla classe nella chiamata con puntatore quando una funzione virtuale è chiamata all'interno di costruttore o distruttore costruttori e distruttori virtuali Un costruttore non puo essere mai dichiarato virtuale (deve essere dichiarato prima) Distruttori possono essere virtuali!

92 92 //oop46.cpp #include class SuperficiePiana { protected: float dim1; public: SuperficiePiana(float d) {dim1=d;} virtual void presentati() { cout << Sono una superficie piana, la mia prima dimensione e' " << dim1 ; } virtual float Area(){ return 0;} }; class triangolo: public SuperficiePiana { private: float dim2; public: triangolo(float d1, float d2) : SuperficiePiana(d1) {dim2=d2; } virtual void presentati() { cout<

93 93 main() { SuperficiePiana * f1; f1=new SuperficiePiana(2.); f1->presentati(); cout Area() << endl; f1=new triangolo(2.,4.); f1->presentati(); cout Area() << endl; } Altra possibilita:... stampa_info(SuperficiePiana *s) { s->presentati(); cout Area() << endl; } main() { SuperficiePiana f1(2); triangolo f2(3,4); cerchio f3(1); stampa_info(&f1); stampa_info(&f2); stampa_info(&f3); }

94 94 //oop47.cpp // aggiunta della classe trapezio class trapezio:public SuperficiePiana { private: float dim2; float dim3; public: trapezio(float d1, float d2, float d3):SuperficiePiana(d1) {dim2=d2;dim3=d3;} void presentati() { cout << "sono un trapezio con basi=" << dim1 << ", " << dim2 << " e altezza= " << dim3 ; } float Area(){return (dim1+dim2)*dim3/2; } }; main() { SuperficiePiana f1(2); triangolo f2(3,4); cerchio f3(1); trapezio f4(2,3,4); stampa_info(&f1); stampa_info(&f2); stampa_info(&f3); stampa_info(&f4); }

95 95 Polimorfismo al lavoro I vantaggi del polimorfismo Esempio: creazione di una ADT lista per realizzare un censimento (categorie di persone, dati sulle persone etc..) Esempio di lista senza polimorfismo senza istruzione friend Esempio di lista senza polimorfismo con istruzione friend Esempio di modifica della lista lista senza polimorfismo e con istruzione friend Esempio di lista polimorfica con istruzione friend Esempio di modifica della lista polimorfica

96 96 Lista non polimorfica senza costrutto friend: header file //lista2.h #include enum tipo_nodo{studente,lavoratore, pensionato} ; struct tipo_studente{ int matricola; int anno_di_corso;}; class nodo { private: char cognome[10]; char nome[10]; int anni; int codice_fiscale; tipo_nodo attivita; union {tipo_studente s; float stipendio; int anni_quiescenza;}; nodo *next; public: nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t); nodo(); void set_attivita(tipo_nodo t); void set_cognome(char *c); void set_nome(char *n); void set_anni(int a); void set_cf(int cf); void set_matricola(int m); void set_anno_corso(int ac); void set_stipendio(float s); void set_quiescenza(int q); void set_next(nodo * t);

97 97 tipo_nodo get_attivita(); char * get_cognome(); char * get_nome(); int get_anni(); int get_cf(); int get_matricola(); int get_anno_corso(); float get_stipendio(); int get_quiescenza(); nodo * get_next(); }; class lista { private: nodo *radice; public: lista(); void insert(nodo *n); void remove(char *c); void stampa(); }; //fine header file lista2.h

98 98 //oop48.cpp. Implementazione dei metodi lista non polimorfica, senza friend #include #include "lista2.h" //implementazione dei costruttori nodo::nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t) { strcpy(cognome,co); strcpy(nome,no); anni=a; codice_fiscale=cf; attivita=t; next=0; } nodo::nodo() { strcpy(cognome,"\0"); strcpy(nome,"\0"); anni=0; codice_fiscale=0; next=0; } //implementazione dei metodi di nodo void nodo::set_attivita(tipo_nodo t) { attivita=t; } void nodo::set_cognome(char *c){ strcpy(cognome,c); } void nodo::set_nome(char *n) { strcpy(nome,n); } void nodo::set_anni(int a) { anni=a; } void nodo::set_cf(int cf) { codice_fiscale=cf; } void nodo::set_matricola(int m) { s.matricola=m; } void nodo::set_anno_corso(int ac) { s.anno_di_corso=ac; } void nodo::set_stipendio(float s) { stipendio=s; } void nodo::set_quiescenza(int q) { anni_quiescenza=q;} void nodo::set_next(nodo * t) { next=t;} tipo_nodo nodo::get_attivita() { return attivita; } char * nodo::get_cognome() { return cognome; } char * nodo::get_nome() { return nome; } int nodo::get_anni() { return anni; } int nodo::get_cf() { return codice_fiscale; } int nodo::get_matricola() { return s.matricola; } int nodo::get_anno_corso() { return s.anno_di_corso; } float nodo::get_stipendio() { return stipendio; } int nodo::get_quiescenza() { return anni_quiescenza;} nodo * nodo::get_next() { return next; }

99 99 //oop48.cpp (continuazione). lista::lista() //implementazione del costruttore di lista { radice=0; } void lista::insert(nodo *n) //implementazione dei metodi di lista { nodo *nuovo, *p, *q; nuovo=new nodo(n->get_cognome(),n->get_nome(),n->get_anni(),n->get_cf(),n->get_attivita()); switch(nuovo->get_attivita()) { case studente: nuovo->set_matricola(n->get_matricola()); nuovo->set_anno_corso(n->get_anno_corso()); break; case lavoratore: nuovo->set_stipendio(n->get_stipendio()); break; case pensionato: nuovo->set_quiescenza(n->get_quiescenza()); break; } nuovo->set_next(0); p=q=radice; if(p==0) {p=radice=nuovo;} else { while(p!=0) {q=p; p=p->get_next();} q->set_next(nuovo); } void lista::remove(char *c) {} //remove non implementata in questa versione per semplicita

100 100 //oop48.cpp (continuazione). void lista::stampa() { nodo *p; p=radice; while(p!=0) { cout get_cognome() get_nome() get_anni() get_cf()<< " "; switch (p->get_attivita()) { case studente: cout << "studente "; cout get_matricola() get_anno_corso() << endl; break; case lavoratore: cout get_stipendio() << endl; break; case pensionato: cout get_quiescenza() << endl; } p=p->get_next(); }

101 101 //oop48.cpp (continuazione e main). main() { //vari modi di creare l'oggetto nodo. 1. mediante il costruttore con argomenti lista l; nodo t("Teseo","Giovanni",70,1234,pensionato); t.set_quiescenza(5); l.insert(&t); //2. mediante i metodi per modificare i campi privati t.set_cognome("Terreni"); t.set_nome("Piero"); t.set_attivita(studente); t.set_anni(30); t.set_cf(2222); t.set_matricola(230); t.set_anno_corso(5); l.insert(&t); //3.mediante puntatori e lo statement new nodo *t1; t1=new nodo("Pallino", "Pinco", 23, 3333, lavoratore); t1->set_stipendio(1000); l.insert(t1); t1=new nodo("Tizio", "Gianni", 33, 3222, lavoratore); t1->set_stipendio(1500); l.insert(t1); l.stampa(); } Output Teseo Giovanni anni 70 CF 1234 pensionato anni di quiescenza5 Terreni Piero anni 30 CF 2222 studente matricola n.230anno di corso 5 Pallino Pinco anni 23 CF 3333 lavoratore stipendio:1000 Tizio Gianni anni 33 CF 3222 lavoratore stipendio:1500

102 102 //lista1.h //lista non polimorfica con uso dello statement FRIEND. Header file: #include enum tipo_nodo{studente,lavoratore, pensionato} ; struct tipo_studente{ int matricola; int anno_di_corso;}; class nodo {friend class lista; private: char cognome[10]; char nome[10]; int anni; int codice_fiscale; tipo_nodo attivita; union {tipo_studente s; float stipendio; int anni_quiescenza;}; nodo *next; public: nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t); nodo(); void set_attivita(tipo_nodo t); void set_cognome(char *c); void set_nome(char *n); void set_anni(int a); void set_cf(int cf); void set_matricola(int m); void set_anno_corso(int ac); void set_stipendio(float s); void set_quiescenza(int q); }; class lista {private: nodo *radice; public: lista(); void insert(nodo *n); void remove(char *c); void stampa(); };

103 103 //oop49.cpp implementazioni dei metodi della lista non polimorfica. #include #include "lista1.h" nodo::nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t) { strcpy(cognome,co); strcpy(nome,no); anni=a; codice_fiscale=cf; attivita=t; next=0; nodo::nodo() { strcpy(cognome,"\0"); strcpy(nome,"\0"); anni=0; codice_fiscale=0; next=0; } void nodo::set_attivita(tipo_nodo t) { attivita=t; } void nodo::set_cognome(char *c) { strcpy(cognome,c); } void nodo::set_nome(char *n) { strcpy(nome,n); } void nodo::set_anni(int a) { anni=a; } void nodo::set_cf(int cf) { codice_fiscale=cf; } void nodo::set_matricola(int m) { s.matricola=m; } void nodo::set_anno_corso(int ac) { s.anno_di_corso=ac; } void nodo::set_stipendio(float s) { stipendio=s; } void nodo::set_quiescenza(int q) { anni_quiescenza=q;} lista::lista() { radice=0; } void lista::insert(nodo *n) { nodo *nuovo, *p, *q; nuovo=new nodo( n->cognome, n->nome, n->anni, n->codice_fiscale, n->attivita ); switch(n->attivita) { case studente: nuovo->s.matricola=n->s.matricola; nuovo->s.anno_di_corso=n->s.anno_di_corso; break; case lavoratore: nuovo->stipendio=n->stipendio; break; case pensionato: nuovo->anni_quiescenza=n->anni_quiescenza; break; } nuovo->next=0; p=q=radice; if(p==0) {p=radice=nuovo;} else { while(p!=0){q=p; p=p->next;} q->next=nuovo; } }

104 104 //oop49.cpp (continua) implementazioni dei metodi della lista non polimorfica. void lista::remove(char *c) {} void lista::stampa() { nodo *p; p=radice; while(p!=0) { cout cognome nome anni codice_fiscale<<" "; switch (p->attivita) { case studente: cout << "studente "; cout s.matricola s.anno_di_corso << endl; break; case lavoratore: cout stipendio << endl; break; case pensionato: cout << "pensionato "; cout anni_quiescenza << endl; } p=p->next; }

105 105 //oop49.cpp (continua) implementazioni del main della lista non polimorfica. main() { lista l; nodo t; t.set_cognome("Teseo"); t.set_nome("Giovanni"); t.set_attivita(pensionato); t.set_anni(70); t.set_cf(1234); t.set_quiescenza(5); l.insert(&t); t.set_cognome("Pierucci"); t.set_nome("Piero"); t.set_attivita(lavoratore); t.set_anni(40); t.set_cf(1111); t.set_stipendio(2000); l.insert(&t); t.set_cognome("Terreni"); t.set_nome("Piero"); t.set_attivita(studente); t.set_anni(30); t.set_cf(2222); t.set_matricola(23); t.set_anno_corso(5); l.insert(&t); l.stampa(); } Output Teseo Giovanni anni 70 CF 1234 pensionato anni di quiescenza5 Pierucci Piero anni 40 CF 1111 lavoratore con stipendio=2000 Terreni Piero anni 30 CF 2222 studente matricola n.23anno di corso 5

106 106 //inserimento nella lista di una categoria aggiuntiva. Lista non polimorfica con friend // lista3.h #include enum tipo_nodo{studente,lavoratore, pensionato, disoccupato} ; //modifica struct tipo_studente{ int matricola; int anno_di_corso;}; struct disocc{ int mesi_disoccupazione; int nr_impieghi;};//modifica class nodo { friend class lista; private: char cognome[10]; char nome[10]; int anni; int codice_fiscale; tipo_nodo attivita; union {tipo_studente s; float stipendio; int anni_quiescenza; disocc dis;}; // modifica nodo *next; public: nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t); nodo(); ~nodo(); void set_attivita(tipo_nodo t); void set_cognome(char *c); void set_nome(char *n); void set_anni(int a); void set_cf(int cf); void set_matricola(int m); void set_anno_corso(int ac); void set_stipendio(float s); void set_quiescenza(int q); void set_disoc(int d); void set_impie(int i); }; class lista { private: nodo *radice; public: lista(); ~lista(); void insert(nodo *n); void remove(char *c); void stampa(); };

107 107 //oop50.cpp //Modifica: inserimento di una categoria aggiuntiva. Implementazione metodi //Lista non polimorfica con friend! #include #include "lista3.h" nodo::nodo(char *co, char *no, int a, int cf, tipo_nodo t) { strcpy(cognome,co); strcpy(nome,no); anni=a; codice_fiscale=cf; attivita=t; next=0; } nodo::nodo() { strcpy(cognome,"\0"); strcpy(nome,"\0"); anni=0; codice_fiscale=0; next=0; } nodo::~nodo(){}; void nodo::set_attivita(tipo_nodo t) { attivita=t; } void nodo::set_cognome(char *c) { strcpy(cognome,c); } void nodo::set_nome(char *n) { strcpy(nome,n); } void nodo::set_anni(int a) { anni=a; } void nodo::set_cf(int cf) { codice_fiscale=cf; } void nodo::set_matricola(int m) { s.matricola=m; } void nodo::set_anno_corso(int ac) { s.anno_di_corso=ac; } void nodo::set_stipendio(float s) { stipendio=s; } void nodo::set_quiescenza(int q) { anni_quiescenza=q;} void nodo::set_disoc(int d) { dis.mesi_disoccupazione=d;} void nodo::set_impie(int i) { dis.nr_impieghi=i;} lista::lista() { radice=0; }

108 108 // oop50.cpp (continua) lista::~lista() { // questo e il metodo piu complesso. Quali sono i due metodi semplici? nodo *p,*q; do{ p=q=radice; while(p->next!=0){q=p;p=p->next;} q->next=0; delete p; } while(q!=radice); delete radice; } void lista::insert(nodo *n) { nodo *nuovo, *p, *q; nuovo=new nodo( n->cognome, n->nome, n->anni, n->codice_fiscale, n->attivita ); switch(n->attivita) { case studente: nuovo->s.matricola=n->s.matricola; nuovo->s.anno_di_corso=n->s.anno_di_corso; break; case lavoratore: nuovo->stipendio=n->stipendio; break; case pensionato: nuovo->anni_quiescenza=n->anni_quiescenza; break; case disoccupato://modifica nuovo->dis.mesi_disoccupazione=n->dis.mesi_disoccupazione; nuovo->dis.nr_impieghi=n->dis.nr_impieghi; break; } nuovo->next=0; p=q=radice; if(p==0) {p=radice=nuovo;} else { while(p!=0){q=p; p=p->next;} q->next=nuovo; } }

109 109 // oop50.cpp (continua) void lista::remove(char *c) {// in questo esempio non e' stata scritta. Si lascia per esercizio } void lista::stampa() { nodo *p; p=radice; while(p!=0) { cout cognome nome anni codice_fiscale<< " "; switch (p->attivita) { case studente: cout << "studente "; cout s.matricola s.anno_di_corso << endl; break; case lavoratore: cout stipendio << endl; break; case pensionato: cout << "pensionato "; cout anni_quiescenza << endl; break; case disoccupato: //modifica cout<<"disoccupato da "; cout dis.mesi_disoccupazione dis.nr_impieghi<next; }

110 110 // oop50.cpp (continua) main() { lista l; nodo t1("Teseo", "Giovanni", 70, 1234, pensionato); t1.set_quiescenza(5); l.insert(&t1); nodo t2("Pierucci", "Piero", 40, 1111, lavoratore); t2.set_stipendio(2000); l.insert(&t2); nodo t3("Terreni", "Piero", 30, 2222, studente); t3.set_matricola(23); t3.set_anno_corso(5); l.insert(&t3); nodo t4("Rossi", "Luigi", 25, 3276, disoccupato); t4.set_disoc(5); t4.set_impie(0); l.insert(&t4); l.stampa(); } Output: Teseo Giovanni anni 70 CF 1234 pensionato anni di quiescenza=5 Pierucci Piero anni 40 CF 1111 lavoratore stipendio=2000 Terreni Piero anni 30 CF 2222 studente matricola nr.23 anno di corso 5 Rossi Luigi anni 25 CF 3276 disoccupato da 5 mesi. nr. impieghi=0

111 111 //lista4.h //lista polimorfica. Header file #include class persona { friend class lista; protected: char cognome[10]; char nome[10]; int anni; int codice_fiscale; persona *ptr; persona *next; public: persona(char *co, char *no, int a, int cf); persona(); ~persona(); void set_cognome(char *c); void set_nome(char *n); void set_anni(int a); void set_cf(int cf); virtual void stampa(); virtual void insert(); };

112 112 //lista4.h (continua) class studente:public persona { friend class lista; private: int matricola; int anno_di_corso; public: studente(char *co, char *no, int a, int cf, int mat, int an):persona(co, no, a, cf) { matricola=mat; anno_di_corso=an; } studente():persona() { matricola=0; anno_di_corso=0;} void set_matricola(int m); void set_anno_corso(int ac); void stampa(); void insert(); }; class lavoratore:public persona { friend class lista; private: float stipendio; public: lavoratore(char *co, char *no, int a, int cf, float s):persona(co, no, a, cf){stipendio=s;} lavoratore():persona() { stipendio=0;} void set_stipendio(float s); void stampa(); void insert(); };

113 113 //lista4.h (continua) class pensionato:public persona { friend class lista; private: int anni_quiescenza; public: pensionato(char *co, char *no, int a, int cf, int q):persona(co, no, a, cf) { anni_quiescenza=q; } pensionato():persona() { anni_quiescenza=0;} void set_quiescenza(int q); void stampa(); void insert(); }; class lista { private: persona *radice; public: lista(); ~lista(); void inserisci(persona *n); void rimuovi(char *c); void stampa(); };

114 114 //oop51.cpp. Lista polimorfica //Implementazione dei metodi della lista polimorfica #include #include "lista4.h" persona::persona(char *co, char *no, int a, int cf) { strcpy(cognome,co); strcpy(nome,no);anni=a; codice_fiscale=cf; next=0; } persona::persona() { strcpy(cognome,"\0"); strcpy(nome,"\0"); anni=0; codice_fiscale=0; next=0; } persona::~persona(){}; void persona::set_cognome(char *c) { strcpy(cognome,c); } void persona::set_nome(char *n) { strcpy(nome,n); } void persona::set_anni(int a) { anni=a; } void persona::set_cf(int cf) { codice_fiscale=cf; } void persona::insert() { ptr=new persona(cognome, nome, anni, codice_fiscale); } void persona::stampa() { cout << cognome << " " << nome << "\t anni " << anni << " CF= " << codice_fiscale ;} void studente::set_matricola(int m) { matricola=m; } void studente::set_anno_corso(int ac) { anno_di_corso=ac;} void studente::stampa() { persona::stampa(); cout << " Studente, matricola=" << matricola << " anno di corso="<

115 115 //oop51.cpp. Lista polimorfica void lavoratore::set_stipendio(float s) { stipendio=s; } void lavoratore::stampa() { persona::stampa(); cout << " Lavoratore, stipendio=" << stipendio <

116 116 //oop51.cpp (continua). Lista polimorfica void lista::inserisci(persona *n) { persona *p, *q; p=q=radice; n->insert(); if(p==0) {p=radice=n->ptr;} else { while(p!=0){q=p; p=p->next;} q->next=n->ptr; } } void lista::rimuovi(char *c) {// in questo esempio non e' stata scritta. Si lascia per esercizio } void lista::stampa() { persona *p; p=radice; while(p!=0) { p->stampa(); p=p->next; } } main() { lista l; persona t; studente st("Terreni", "Piero", 30, 2222, 23, 5); lavoratore la("Pierucci", "Piero", 40, 1111, 2000); pensionato pen("Rossi", "Luigi", 70, 3276, 5); l.inserisci(&st); l.inserisci(&la); l.inserisci(&pen); l.stampa(); }

117 117 //Introduzione di una classe aggiuntiva. Lista polimorfica. Header file //lista5.h #include class persona { friend class lista; protected: char cognome[10];char nome[10];int anni;int codice_fiscale;persona *ptr;persona *next; public: persona(char *co, char *no, int a, int cf); persona(); ~persona(); void set_cognome(char *c); void set_nome(char *n); void set_anni(int a); void set_cf(int cf); virtual void stampa(); virtual void insert(); }; class studente:public persona { friend class lista; private: int matricola; int anno_di_corso; public: studente(char *co, char *no, int a, int cf, int mat, int an):persona(co, no, a, cf) { matricola=mat; anno_di_corso=an; } studente():persona() { matricola=0; anno_di_corso=0;} void set_matricola(int m); void set_anno_corso(int ac); void stampa(); void insert(); };

118 118 //lista5.h (continua) class lavoratore:public persona { friend class lista; private: float stipendio; public: lavoratore(char *co, char *no, int a, int cf, float s):persona(co, no, a, cf) { stipendio=s; } lavoratore():persona() { stipendio=0;} void set_stipendio(float s); void stampa(); void insert(); }; class pensionato:public persona { friend class lista; private: int anni_quiescenza; public: pensionato(char *co, char *no, int a, int cf, int q):persona(co, no, a, cf) { anni_quiescenza=q; } pensionato():persona() { anni_quiescenza=0;} void set_quiescenza(int q); void stampa(); void insert(); };

119 119 //lista5.h (continua) Classe aggiunta nellheader file class disoccupato:public persona { friend class lista; private: int mesi_disoccupazione; int nr_impieghi; public: disoccupato(char *co, char *no, int a, int cf, int md, int ni):persona(co, no, a, cf) { mesi_disoccupazione=md; nr_impieghi=ni; } disoccupato():persona() { mesi_disoccupazione=0; nr_impieghi=0; } void set_disoccupazione(int md) { mesi_disoccupazione=md; } void set_impieghi(int ni) { nr_impieghi=ni; } void stampa() { persona::stampa(); cout << " Disoccupato da " << mesi_disoccupazione; cout << " mesi. Nr. impieghi=" << nr_impieghi << endl; } void insert() { ptr=new disoccupato(cognome,nome,anni,codice_fiscale,mesi_disoccupazione,nr_impieghi); }; class lista { private: persona *radice; public: lista(); ~lista(); void inserisci(persona *n); void rimuovi(char *c); void stampa(); };

120 120 //oop52.cpp //implementazione dei metodi della lista polimorfica #include #include "lista5.h" persona::persona(char *co, char *no, int a, int cf) { strcpy(cognome,co); strcpy(nome,no); anni=a; codice_fiscale=cf; next=0; } persona::persona() { strcpy(cognome,"\0"); strcpy(nome,"\0"); anni=0; codice_fiscale=0; next=0; } persona::~persona(){}; void persona::set_cognome(char *c) { strcpy(cognome,c); } void persona::set_nome(char *n) { strcpy(nome,n); } void persona::set_anni(int a) { anni=a; } void persona::set_cf(int cf) { codice_fiscale=cf; } void persona::insert() { ptr=new persona(cognome, nome, anni, codice_fiscale); } void persona::stampa() { cout << cognome << " " << nome << "\t anni " << anni << " CF= " << codice_fiscale ;} void studente::set_matricola(int m) { matricola=m; } void studente::set_anno_corso(int ac) { anno_di_corso=ac;} void studente::stampa() { persona::stampa(); cout << " Studente, matricola=" << matricola << " anno di corso="<

121 121 //oop52.cpp (continua) void lavoratore::set_stipendio(float s) { stipendio=s; } void lavoratore::stampa() { persona::stampa(); cout << " Lavoratore, stipendio=" << stipendio <

122 122 //oop52.cpp (continua) void lista::stampa() { persona *p; p=radice; while(p!=0) { p->stampa(); p=p->next; } main() { lista l; persona t; studente st("Terreni", "Piero", 25, 2222, 23, 5); lavoratore la("Pierucci", "Piero", 40, 1111, 2000); pensionato pen("Rossi", "Luigi", 70, 3276, 5); disoccupato dis("Ferri", "Luigi", 40, 2323, 8, 1); l.inserisci(&st); l.inserisci(&la); l.inserisci(&pen); l.inserisci(&dis); l.stampa(); }

123 123 Vantaggi del polimorfismo Permette di scrivere codice generico che si adatta automaticamente alle specializzazioni future Permette di creare nuovi metodi senza cambiare il resto del codice Semplice estensione del codice pre-esistente riutilizzabilita del codice Attenzione: se limpostazione e corretta, si puo cambiare molto lavorando poco… …se si modifica troppo il codice originale, limpostazione e sbagliata! Modifiche concentrate migliore manutenzione Attenzione: i vantaggi si pagano con una certa perdita di efficienza!

124 124 Derivazione multipla di classi Finora, le gerarchie di classi erano formate da una unica superclasse Derivazione multipla: pluralita di superclassi Es. superclasse Studente, superclasse Lavoratore sottoclasse Studente- Lavoratore che deriva da entrambe! Inoltre: sia Studente che Lavoratore derivano da Persona Quindi : Persona /\ StudenteLavoratore \/ Studente-Lavoratore Sintassi: class Persona { … } class Studente:public Persona { … } class Lavoratore:public Persona { … } class Studente_Lavoratore:public Studente, public Lavoratore { … }

125 125 //oop53.cppderivazione multipla #include class Persona { protected: int eta; char *nome; public: Persona(const char *n, int e){ nome=new char[strlen(n)+1]; strcpy(nome,n); eta=e;} void presentati() { cout << "sono una persona, mi chiamo " << nome << " ed ho " << eta << " anni" << endl; } }; class Studente:public Persona { private: int anno; char *facolta; public: Studente(char *n, char *f, int e, int a):Persona(n,e) { facolta=new char[strlen(f)+1]; strcpy(facolta,f); anno=a; } void presentati(){ cout<<"sono uno studente di nome "<

126 126 class Lavoratore:public Persona { private: int impresa; float stipendio; public: Lavoratore(char *n, int e, int i, float s):Persona(n,e) { impresa=i; stipendio=s; } void presentati(){ cout<<"sono un lavoratore di nome "<

127 127 main() { Persona mario("Mario Verdi", 22); Studente luigi("Luigi Rossi", "ingegneria", 24, 5); mario.presentati(); luigi.presentati(); Studente *giorgio; Persona *giulio; giorgio=new Studente("Giorgio Bianchi", "ingegneria", 23,4); giorgio -> presentati(); giulio=giorgio; giulio->presentati(); Lavoratore antonio("Antonio Pierucci", 28, 5, 1.7); antonio.presentati(); Stud_Lav piero("Piero Pieri", 28, 6, 1.7, 1, "ingegneria", 1); piero.presentati(); } Output sono una persona, mi chiamo Mario Verdi ed ho 22 anni sono uno studente di nome Luigi Rossi ho 24 anni e sono iscritto a ingegneria al 5 anno di corso sono uno studente di nome Giorgio Bianchi ho 23 anni e sono iscritto a ingegneria al 4 anno di corso sono una persona, mi chiamo Giorgio Bianchi ed ho 23 anni sono un lavoratore di nome Antonio Pierucci ed ho 28 anni. Lavoro in 5 e guadagno 1.7 sono uno studente lavoratore, e sono al corso serale 1

128 128 Intermezzo Una riflessione sulla programmazione: La programmazione e una attivita bizzarra: Consiste nel costruire oggetti astratti Sempre piene di difetti Che costano molto Sono testi con migliaia di frasi Scritte da gente particolare Per macchine molto stupide ma precise E che cambiano di continuo …

129 129 Terza parte: Programmazione ad oggetti in Java

130 130 Cosè Java Linguaggio di programmazione definito dalla Sun Obiettivo: sviluppo di applicazioni sicure, efficienti, robuste, su piattaforme multiple, in reti eterogenee e distribuite Linguaggio semplice e orientato agli oggetti Interpretato: produce codice intermedio (byte-code) per una Java Virtual machine: Portabile su diverse piattaforme Architetturalmente neutro: –Byte-code indipendente dalla architettura hardware –Il byte-code puo eseguire su un sistema che abbia un ambiente run- time Java Robustezza: controlli estesi in compilazione e run-time Codice sorgente compilatore Byte code Interprete

131 131 Il byte-code Method void main(java.lang.String[]) 0 iconst_0// push costante 0 1 istore_2// memorizza in var.locale 2 (a) 2 iconst_0// push costante 0 3 istore_1// memorizza in var.locale 1 (i) 4 goto 14// vai alla riga 14 7 iload_2// prendi a (push) 8 iload_1// prendi i (push) 9 iadd// a+i 10 istore_2// a = a+i 11 iinc 1 1// i=i+1 14 iload_1// prendi i (push) 15 iconst_5// push costante 5 16 if_icmplt 7// salta a 7 se i<5 19 return// esci Sorgente in Java { int i; int a; a=0; for(i=0;i<5;i++){ a += i; } } Traduzione in byte-code:

132 132 Cosè Java (cont.) Distribuito: –Pensato per essere eseguito in rete –Funzioni di rete di basso e alto livello –Rete accessibile come i file locali Sicurezza: –Alcune caratteristiche del byte-code sono verificate prima della interpretazione –salta molti controlli fatti normalmente a run-time efficienza –Indirizzamenti controllati dallinterprete Possibilita di caricamento dinamico delle classi dalla rete Concorrente (threaded) –Applicazioni concorrenti piu facili da scrivere –Migliore interazione

133 133 Java e la rete Sorgente Java Compilatore Byte-code RETE Carica le classi Verifica e interpreta il byte-code Ambiente di esecuzione Network computing Rete Calcolatore in rete Programmi e dati (non solo dati)

134 134 Java White Paper (Sun, 1995) Primo scopo: eliminare la ridondanza del C e C++: –Caratteristiche sovrapposte, troppi modi per fare la stessa cosa –C++ aggiungendo classi a C, aumenta la ridondanza Principi guida di un buon linguaggio: semplicita, unicita, consistenza Unicita: fornire un buon modo per esprimere ogni operazione che interessa, evitare che ce ne siano due Altri linguaggi OO: Eiffel, Smalltalk, Ada Applicazioni o Applets? –Applet: codice creato per far parte di un documento –Applicazioni: compilatore scaricabile da rete (esempio, ftp.sun.com/pub) Alcuni strumenti Java: –javac compila la classe in byte code –java java virtual machine: interpreta byte code –appletviewer visualizza un applet –jdb java debugger –javap reverse eng., disassembla etc.

135 135 // semplice esempio di programmazione C++ bubble sort #include struct sistema { float *aa; int ord; }; const int ord=10, ord1=3; // variabili non modificabili! int bubble(float *, int N=ord); void scambia(float &, float &); // passaggio per riferimento void stampa(int); void stampa(float *a, int n=ord); main() { sistema SS[ord1];// definisce l'array SS di ord1 strutture 'sistema' int nl; for(short i=0;i

136 136 int bubble(float *A, int N) { char *flag="notsorted"; int nloop=0; while(!strcmp(flag, "notsorted")){ flag="sorted"; nloop++; for(short i=0;i *(A+i+1)){//A[i] e' *(A+i) scambia(*(A+i),*(A+i+1)); //passa per riferimento!! flag="notsorted"; } return nloop; } void scambia(float &a, float &b) // il compilatore passa l'indirizzo delle var. { float temp=a; a=b; b=temp; } void stampa(int n) { printf("\nArray ordinato (nr. cicli=%d):\n", n); } void stampa(float *a, int n) { for(short j=0;j

137 137 //stesso esempio di programmazione C++ rimuovendo i puntatori espliciti #include struct sistema { float *aa; int ord; }; const int ord=10, ord1=3; // variabili non modificabili! int bubble(float *, int N=ord);//argomento di default void scambia(float *, int); // passaggio per riferimento void stampa(int); void stampa(float *a, int n=ord); main() { sistema SS[ord1];// definisce l'array SS di ord1 strutture 'sistema' int nl; for(short i=0;i

138 138 int bubble(float A[], int N) { char *flag="notsorted"; int nloop=0; while(!strcmp(flag, "notsorted")){ flag="sorted"; nloop++; for(short i=0;i A[i+1]){ scambia(A,i); flag="notsorted"; } return nloop; } void scambia(float a[], int i) // il compilatore passa l'indirizzo delle var. { float temp=a[i]; a[i]=a[i+1]; a[i+1]=temp; } void stampa(int n) { printf("\nArray ordinato (nr. cicli=%d):\n", n); } void stampa(float *a, int n) { for(short j=0;j

139 139 //stesso programma, sort, scritto in java import java.io.*; import java.util.Random; class sort{ static int bubble(float A[], int N) { String flag="notsorted"; int nloop=0; while(flag!="sorted"){ flag="sorted"; nloop++; for(short i=0;i A[i+1]){ scambia(A,i); flag="notsorted"; } return nloop; } static void scambia(float a[], int i) { float temp=a[i]; a[i]=a[i+1]; a[i+1]=temp; }

140 140 static void stampa(int n) { System.out.print("Array ordinato (nr. cicli=" + n +")"); System.out.println(); } static void stampa(float a[], int n) { for(short j=0;j

141 141 Osservazioni Per gran parte e codice C++ Non ci sono variabili globali Case sensitive Un programma java e sempre un insieme di classi: nel programma, la classe esort i cui metodi sono bubble, scambia, stampa, main Il main e chiamato differentemente dal C++: C++Java void main(int argc, char * argv[])public static main(String argv[]) Esempio: prog 5 argc=2, argv[0]=prog, argv[1]=5 argv[0]=5, argv.lenght=1 Linput/optput e diverso dal C++: System.out(xx) = cout << xx #include e sostituito da import: java.util.random e la classe Random dal package util Cosi, Random r=new Random() crea una istanza della classe Random e r.nextFloat() genera un numero random tra 0 e 1 attivando il metodo nextFloat Assenza di struct e union in Java: in C++ e una parte dipendente dalla macchina (allineamenti e dimensioni)

142 142 Costanti, variabili, identificatori Non esiste ne #define ne const Definizione di una costante: final tipo_costante nome_costante = valore; Definizione di una variabile: tipo_variabile nome_variabile [=valore][, nome_variabile [=valore]…] Convenzioni per i nomi identificatori: –Case misto per i nomi delle classi (es.: MiaClasse) –I nomi delle costanti sono in lettere capitali (es.: PI_GRECO) –Altri nomi (funzioni, variabili, parole riservate) sono in minuscolo o con case misto, partendo pero con una lettera minuscola Visibilita delle variabili: allinterno di un blocco { }. Se i blocchi sono annidati, non e possibile usare lo stesso nome

143 143 Tipi di dati Tipi semplici: Interi, virgola mobile, caratteri, logici Interi: tutti con segno (non esiste lunsigned) –Byte 8 bit con segno –Short 16 bit con segno, big endian, high byte first –Int 32 bit con segno –Long 64 bit con segno Virgola mobile: formato IEEE-754 –Float 32 bit –Double 64 bit Caratteri: –Char 16 bit senza segno, codifica Unicode Logici: –Boolean due valori possibili, true e false Casting fra tipi primitivi, promozione automatica

144 144 Casting Casting di tipi primitivi: –Perdita di precisione –Boolean non puo essere convertito in nessun tipo primitivo Casting di oggetti: –La classe di partenza e di arrivo devono essere in relazione ereditaria –Casting in superclasse fa perdere i dati della sottoclasse Casting tra tipi primitivi e oggetti: –Il package java.lang comprende classi speciali: Integer, Float, Boolean, … per rappresentare oggetti equivalenti ai tipi primitivi Integer o = new Iteger(22);// tratta un valore come un oggetto –Casting tra oggetti a dati primitivi: mediante metodi speciali Int n = o.intValue();//restituisce 22

145 145 Array Array o matrici: sono oggetti! Una variabile array punta a tutto loggetto. Campo delloggetto: length Array monodimensionali: int buf[]; esempio di dichiarazione di array di interi buf = new int[10]; esempio di allocazione String nome[]; esempio di dichiarazione di stringa class buffer{ public static void main(String args[]) { int buf[] = new int[10];//buf e un puntatore ad un oggetto array float arr[] = new float[10]; buf[0]=1;int buf[] = new int[5]; // il vecchio array e eliminato (garbage) arr[5] = 3.14; float[] new; //altro modo per dichiarare un array new=arr; //arr e new puntano allo stesso oggetto array System.out.println(Valore di buf[0] = + buf[0]+nr.elementi +buf.length); } Array multidimensionali: int buf[][] = new int[10][5]; //esempio di matrice di interi

146 146 Array (cont.) I componenti di un array; Sono tutti dello stesso tipo Possono essere di tipo primitivo o riferimenti Sono indicizzati con int (controllo a run-time) Dichiarazione: int[] a; oppure int a[]; Creazione: a=new int[3]; Uso: a[0]=1; Array di array: int a[][]; a=new int[3][2]; Array di oggetti: class B{…} B a[]; a=new B[3]; Spazio dati:Spazio heap: a null 1 a

147 147 Packages Definizione di classi: simile a C++. Esistono classi predefinite, raggruppate in packages Ogni classe va in un file separato: il nome del file sorgente deve essere esattamente uguale al nome della classe, con estensione.java La import (es. import java.io.*) importa tutte le classi di un package Ogni programma inizia con import java.lang.*; (inserimento predefinito) La import puo essere omessa, indicando esplicitamente quale classe si vuole utilizzare esempio: import java.util.Random; Random r = new Random(); oppure: java.util.Random r; r = new java.util.Random(); Attenzione: la import non importa nulla. E solo una abbreviazione! Il compilatore javac importa la classe quando richiesta, eventualmente compilando il file.java. class Messaggi { void msg1(){ System.out.println(Primo messaggio); void msg2(){System.out.println(Secondo messaggio); } class Test { public static void main(String[] args){ Messaggi m1 = new Messaggi; Messaggi m2 = new Messaggi; m1.msg1(); m2.msg2() } Le due classi vanno in due file, chiamati Messaggi.java e Test.java. Basta scrivere: javac test.java

148 148 Puntatori Gli oggetti in Java possono solo essere acceduti tramite puntatori Una variabile puo contenere valori primitivi o riferimento a oggetti Una variabile non puo contenere un oggetto Non esistono gli operatori *, &, -> ma solo loperatore punto. I membri della classe sono per default friend di altre classi del package Esempio C++Esempio Java #include class punto { friend class stampa; float x, y; //private public: punto(float a, float b){x=a; y=b;}; float distanza(punto *a){ float t=pow(x-a->x,2)+pow(y-a->y,2); return sqrt(t); } }; class stampa{ public: void out(float a, float b, float c, float d) { punto *p,*q=new punto(a,b), *r; cout x y << endl; p->x=c; p->y=d; cout x y << endl; cout distanza(p); } }; main() { stampa s; s.out(1,2,5,5); } import java.io.*; class dots{//file dots.java static void out(float a, float b, float c, float d) { punto p=new punto(0,0),q=new punto(a,b), r; System.out.println(q.x +" "+ q.y); p.x=c; p.y=d; System.out.println(p.x + " " + p.y); System.out.println("distanza="+ q.distanza(p)); } public static void main(String argv[]) { out(1,2,5,5); System.exit(0); } class punto { //file punto.java float x, y; punto(float a, float b){x=a; y=b;}; float distanza(punto a){ float t=(float)(Math.pow(x-a.x,2)+Math.pow(y-a.y,2)); return (float)Math.sqrt(t); } };

149 149 Garbage collection Come in C++, un oggetto e creato con new Delete in C++ puo introdurre errori: cancellazione prematura, cancellazione tardiva In Java non esiste loperatore delete Cancellazione automatica di oggetti quando non ci sono piu riferimenti ad essi

150 150 Incapsulamento Membri privati: accesso consentito solo dallinterno dei metodi della classe Membri protetti: accesso consentito alla classe e alle classi derivate Membri pubblici: accesso consentitoa qualsiasi funzione Sintassi C++Sintassi Javaclass Mia{ Private: private int i; int i; public int j; double d; private double d; Public: public void funzione() {…} int j;} void funzione() { … } } Di default, i membri sono visibili pubblicamente Membri statici: esiste solo una copia condivisa da tutte le instanze

151 151 //file Veicolo.java class Veicolo { private int VelocitaMassima; private int NumeroPosti; public Veicolo(int VM, int NP) // costruttore { VelocitaMassima = VM; NumeroPosti = NP; } } //file mioveicolo.java public class mioveicolo { public static void main(String args[]) { Veicolo MiaMacchina= new Veicolo(150, 5); System.out.println("Creato un oggetto di classe Veicolo"); }

152 152 //file Veicolo.java class Veicolo { private int VelocitaMassima; // variabili private private int NumeroPosti; // semantica per valore public Veicolo(int VM, int NP) // costruttore { VelocitaMassima = VM; NumeroPosti = NP; } public int getVelocitaMax() // metodi pubblici { return VelocitaMassima; } public int getNumeroPosti() { return NumeroPosti; } } //file mioveicolo2.java public class mioveicolo2 { public static void main(String args[]) { int Intero; Veicolo MiaMacchina = new Veicolo(150, 5); System.out.print("La mia macchina ha "); System.out.print(MiaMacchina.getNumeroPosti()+" posti"); System.out.print(" e raggiunge la velocita' di "); System.out.println(MiaMacchina.getVelocitaMax() + " km/h."); // Intero = MiaMacchina.NumeroPosti; // il compilatore da' errore }

153 153 Stringhe Il tipo String crea un array di char Loperatore + e sovrapposto per introdurre la concatenazione La concatenazione puoì essere fatta con qualsiasi cosa: conversione automatica in stringa Operazioni piu comuni (String s=blabla) –s.charAt(n) ritorna il carattere alla posizione n della stringa s –s.substring(n) ritorna la sottostringa di s dalla posizione n alla fine –s.compareTo(str), == 0 se s precede, segue, e uguale a str –s.indexOf(c) ritorna il primo indice del carattere c in s –s.lastIndexOf(c) ritorna lultimo indice del carattere c in s –s.endsWith(str) ritorna vero o falso

154 154 Costruttori e sovrapposizione I costruttori in Java hanno lo stesso significato del C++ Differenza: () anche se non ho argomenti Differenza: i costruttori devono essere scritti in linea Sovrapposizione (overloading): piu costruttori, con diversi argomenti class punto { //file punto.java float x, y; punto(float a, float b){ x=a; y=b; //stesso che this.x=a; this.y=b;}; punto(float a){ x=a; y=0; }; punto(){ x=0; y=0; }; }; import java.io.*; class dots{//file dots.java public static void main(String argv[]) { punto p1=new punto(1,2); punto p2=new punto; //errore punto p3=new punto(); System.exit(0); }

155 155 Ereditarieta Due tipi di ereditarieta: di metodo e di interfaccia Ereditarieta di metodo: –eredità singola, parola chiave: extends –Listruzione super fa riferimento alla classe del padre) –La classe figlia eredita: variabili e metodi della classe padre definiti public variabili e metodi della classe padre definiti protected variabili e metodi della classe padre senza attributo se appartiene allo stesso package variabili e metodi che la classe padre ha ereditato dagli «avi» della gerarchia –Riutilizzare componenti già definiti, specializzandoli class Base{// superclasse void fz1(){…} void fz2(){…} }; Class Derivata extends Base{//sottoclasse di Base void fz2(){…}//sostituisce fx2() di Base (overriding) void fz3(){//la classe Derivata ha tre metodi, fz1, fz2, f3 super.fz2();//si riferisce al padre!... } }; Ereditarieta di interfaccia –eredità multipla, parola chiave: implements

156 156 //file Veicolo.java class Veicolo//uguale a quello precedente! { … } //file VeicoloTerrestre.java class VeicoloTerrestre extends Veicolo {private int NumeroRuote; public VeicoloTerrestre(int VM, int NP, int NR) // costruttore {super(VM,NP); // chiama il costruttore del padre NumeroRuote = NR; } public int getNumeroRuote() { return NumeroRuote; } } //file VeicoloMarino.java class VeicoloMarino extends Veicolo {private long Stazza; public VeicoloMarino(int VM, int NP, long S) { super(VM,NP); Stazza = S; } public long getStazza() { return Stazza; } } //file mioveicolo3.java public class mioveicolo3 { public static void main(String args[]) { VeicoloTerrestre MiaMacchina = new VeicoloTerrestre(100, 5, 4); VeicoloMarino MiaNavenew VeicoloMarino(5, 10, 10); System.out.print("La mia macchina ha "); System.out.print(MiaMacchina.getNumeroPosti() + " posti, "); System.out.println(MiaMacchina.getNumeroRuote() + " ruote"); System.out.println(" e una velocita' di "+MiaMacchina.getVelocitaMax()+"KM/h"); System.out.print("La mia nave ha "); System.out.print(MiaNave.getNumeroPosti() + " posti, "); System.out.println("una stazza di " + MiaNave.getStazza()); System.out.println(" e una velocita' di "+MiaNave.getVelocitaMax()+"nodi/h"); }

157 157 Interfacce Interfaccia: struttura sintattica con nome Specifica i nomi, gli argomenti e i tipi di ritorno dei metodi di una classe non ancora implementata Una interfaccia puo essere implementata da una o piu classi Una classe puo implementare piu di una interfaccia ereditarieta multipla class MiaClasse implements A,B{…} interface Punto { punto(float a, float b); float distanza(punto a); } class MioPunto implements Punto { float x, y; punto(float a, float b) ){x=a; y=b;}; float distanza(punto a) { float t=(float)(Math.pow(x-a.x,2)+Math.pow(y-a.y,2)); return (float)Math.sqrt(t); }; class TuoPunto implements Punto { float x, y; punto(float a, float b) ){x=2*a; y=2*b;}; float distanza(punto a) { float t=(float)(Math.abs(x-a.x)+Math.abs(y-a.y)); return (float)Math.sqrt(t)} };

158 158 Costruttori e sovrapposizione I costruttori in Java hanno lo stesso significato del C++ Differenza: () anche se non ho argomenti Differenza: i costruttori devono essere scritti in linea Sovrapposizione (overloading): piu costruttori, con diversi argomenti class punto { //file punto.java float x, y; punto(float a, float b){ x=a; y=b; //stesso che this.x=a; this.y=b;}; punto(float a){ x=a; y=0; }; punto(){ x=0; y=0; }; }; import java.io.*; class dots{//file dots.java public static void main(String argv[]) { punto p1=new punto(1,2); punto p2=new punto; //errore punto p3=new punto(); System.exit(0); }

159 159 Eccezioni Java non crea core files Errori di run-time fanno scattare una eccezione Di default, una eccezione causa la terminazione di un programma Le eccezioni possono essere catturate con le istruzioni catch-try try{...//istruzioni, chiamate a funzioni etc. da osservare } catch(TipoDiEccezione e){ //cattura leccezione...//descrive cosa fare quando } Eccezioni built-in: ArithmeticException, NullPointerException, ClassCastException, IOException, ArrayIndexOutOfBoundsException, NegativeArraySizeException, OutOfMemoryException, … Una eccezione e un oggetto, che viene ereditato da altri oggetti Listruzione catch cattura una eccezione e le sue derivate Le eccezioni possono essere definite dallutente con throw (lancia eccezioni) –Definizione della classe NuovaEccezione –throw new NuovaEccezione(); –try {…} catch (NuovaEccezione e) { … }

160 160 Il tipo Vector Un Vector e un array dinamico Gli elementi di un Vectorsono oggetti, non valori La classe Vector e realizzata come un array ordinario import java.util.*; import java.io.*; class vect{ public static void main(String argv[]) { int n; Integer o; Vector v=new Vector(); System.out.println("carico il Vector di interi"); for(int i=0; i<10; i++) v.addElement(new Integer(i*2)); System.out.println("visualizzo Vector:"); for(int i=0; i<10; i++) { o=(Integer) v.elementAt(i); n=(int)o.intValue(); System.out.println("elemento "+i+"="+n); } System.exit(0); }

161 161 public class ListNode { public Object element ; public ListNode next ; /** Costruttore nodo isolato */ public ListNode ( Object element ) { this( element, null ) ; } /** Costruttore nodo per liste unidirezionali, dove element e' non null */ public ListNode ( Object element, ListNode next ) { if ( element == null ) throw new IllegalArgumentException ( ) ; this.element = element ; this.next = next ; } Definizione di nodo per creare liste in Java

162 162 Polimorfismo Gli oggetti della classe derivata hanno la stessa interfaccia della classe base, o un suo sovrainsieme Gli oggetti della classe derivata possono essere visti come oggetti estesi della classe base Variabili del tipo della classe base possono contenere riferimenti a oggetti della classe derivata Quando viene inviato un messaggio a un oggetto, la scelta dellimplementazione del metodo è effettuata dinamicamente sulla base della classe effettiva, non del tipo della variabile (polimorfismo)

163 163 //file Animale.java public class Animale { public void verso() { System.out.println("Che animale sono?"); } } //file VersiAnimali.java public class VersiAnimali { public static void main(String args[]) { Animale t; Animale a=new Animale(); Animale b=new Cane(); Animale c=new Gatto(); t=a; t.verso(); t=b; t.verso(); t=c; t.verso(); } //file Cane.java public class Cane extends Animale { public void verso() { System.out.println("Sono un cane: Bau bau!"); } } //file Gatto.java public class Gatto extends Animale { public void verso() { System.out.println("Sono un gatto: Miao!"); } }

164 164 //file PoliVeicolo.java class PoliVeicolo {private int VelocitaMassima; private int NumeroPosti; public PoliVeicolo(int VM, int NP) { VelocitaMassima = VM; NumeroPosti = NP; } public int getVelocitaMax() { return VelocitaMassima; } public int getNumeroPosti() { return NumeroPosti; } public String stampa() {return "Veicolo con "+NumeroPosti+"posti e velocita' massima di +VelocitaMassima+"km/h"; }; } //file Ferrari.java class Ferrari extends PoliVeicolo { public Ferrari(int VM, int NP) // costruttore { super(VM, NP); } public String stampa() //ridefinisce il metodo { return "Sono una Ferrai, ho " + getNumeroPosti() + " posti"+ "e vado a + getVelocitaMax()+"Km/h"; } } //file Fiat500.java class Fiat500 extends PoliVeicolo { public Fiat500(int VM,int NP) // costruttore { super(VM,NP); } public String stampa() //ridefinisce il metodo { return "Sono una Fiat500, ho " + getNumeroPosti() + " posti" + "e posso andare a+ getVelocitaMax()+"Km/h"; } } //file Veicoli.java public class Veicoli { public static void main(String args[]) { PoliVeicolo v=new PoliVeicolo(0,0); // istanza della classe padre Ferrari v1 = new Ferrari(300,1); Fiat500 v2 = new Fiat500(100,4); System.out.println(v.stampa()); v = v1; System.out.println(v.stampa()); v = v2; System.out.println(v.stampa()); }

165 165 Input/output in Java Flusso di dati sorgente-destinazione Potenza della astrazione: sorgente/destinazione possono essere qualsiasi (file, socket, tastiera, monitor etc) In Java si legge e si scrive su un oggetto Stream Classi del package java.io: –Metodi di lettura: specificano come argomento la sorgente –Metodi di lettura: specificano come argomento la destinazione –Metodi di elaborazione: leggono i dati dal flusso indicato nel 1o argomento e scrivono i dati elaborati sul 2o argomento I metodi di elaborazione non conoscono la sorgente o la distinazione: dettagli nascosti Gerarchia di classi: –Reader: input caratteri –Writer: output caratteri –InputStream: input byte –OutputStream: output byte –Buffered: associano un buffer allo stream di I-O. Il buffer: Permette di trasferire piu di un byte alla volta Permette di inserire metodi di skip, mark e reset

166 166 Input/output in Java Legge dallo standard input e scrive sullo standard output import java.io.*; //in questo caso considero le eccezioni public class Copia1 { public static void main(String[] args) { BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); for(;;){ try{ String line=in.readLine(); System.out.println(line); } catch(IOException e){ System.out.println("errore di IO : " + e);} } Legge dallo standard input e scrive sullo standard output import java.io.*; // in questo caso trascuro le eccezioni public class Copia { public static void main(String[] args) throws IOException { BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); for(;;){ String line=in.readLine(); System.out.println(line); }

167 167 Input/output in Java Copia il file README nel file READout per interi import java.io.*; public class prova { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream f = new FileInputStream("README"); FileOutputStream f1 = new FileOutputStream("READout"); while(f.available()!=0){ int line=f.read(); f1.write(line); }

168 168 Input/output in Java La classe FILE: descrive le proprieta del file. Alcuni metodi compresi: public java.lang.String getName(); public java.lang.String getPath(); public java.lang.String getAbsolutePath(); public java.lang.String getCanonicalPath(); public java.lang.String getParent(); public boolean exists(); public boolean canWrite(); public boolean canRead(); public boolean isFile(); public boolean isDirectory(); public long lastModified(); public long length(); public boolean mkdir(); public boolean renameTo(java.io.File); public boolean mkdirs(); public java.lang.String list()[]; public boolean delete();

169 169 Input/output in Java Esempio: lista di alcune caratteristiche del file README import java.io.*; public class prova1 { public static void main(String[] args) throws IOException { File f = new File("README"); System.out.println("Nome:" + f.getName()); System.out.println("Path:" + f.getPath()); System.out.println("Dimensione:" + f.length()); }

170 170 Multithreading in Java Ogni thread e un oggetto, creato come istanza della classe java.lang.Thread La classe Thread contiene tutti i metodi per gestire i threads Lutente implementa il metodo run() Uno dei metodi piu importanti e il metodo start() che lancia il thread utilizzando il metodo run definito dallutente Ogni istanza di Thread deve quindi essere associata ad un metodo run Ci sono due metodi per realizzare un thread: –Implementando linterfaccia Runnable –Estendendo la classe java.lang.Thread e sovrascrivendo il metodo run() Un thread termina quando –Finisce –Viene eseguito il metodo stop() del thread –Scatta una eccezione Lo scheduling e effettuato tramite le priorita (metodo setPriority()) A parita di priorita round-robin

171 171 Multithreading in Java-metodo1-prima versione import java.io.*; public class PingPong{//il main crea e lancia i thread public static void main(String[] a){ Ping c=new Ping(); Pong t=new Pong(); Thread th1=new Thread(c); th1.start(); Thread th2=new Thread(t); th2.start(); } class Ping implements Runnable{ public void run(){ while(true) { try{Thread.sleep(800); } catch(InterruptedException e) {} System.out.println("Ping"); } } class Pong implements Runnable{ public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(990); } catch (InterruptedException e){} System.out.println("\tPong"); }

172 172 Multithreading in Java-metodo1-seconda versione import java.io.*; public class PingPong1{// file PingPong1.java public static void main(String[] a){ Ping1 c=new Ping1(); Pong1 t=new Pong1(); } class Ping1 implements Runnable{//file Ping1.java. Ogni oggetto crea e lancia il proprio thread Thread th; public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(800); } catch(InterruptedException e) {} System.out.println("Ping"); } Ping1() {th=new Thread(this); th.start();} } class Pong1 implements Runnable{//file Pong1.java Thread th; public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(990); } catch (InterruptedException e){} System.out.println("\tPong"); } Pong1(){ th=new Thread(this); th.start(); } }

173 173 Multithreading in Java-metodo2-prima versione import java.io.*; public class PingPong2{// il main crea e lancia i thread public static void main(String[] a){ Ping2 c=new Ping2(); c.start(); Pong2 t=new Pong2(); t.start(); } class Ping2 extends Thread{ public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(800); } catch(InterruptedException e) {} System.out.println("Ping"); } class Pong2 extends Thread{ public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(990); } catch (InterruptedException e){} System.out.println("\tPong"); }

174 174 Multithreading in Java-metodo2-seconda versione import java.io.*; public class PingPong3{ public static void main(String[] a){ Ping3 c=new Ping3(); Pong3 t=new Pong3(); } class Ping3 extends Thread{//ogni thread si lancia da solo public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(800); } catch(InterruptedException e) {} System.out.println("Ping"); } Ping3(){ start(); } } class Pong3 extends Thread{ public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(990); } catch (InterruptedException e){} System.out.println("\tPong"); } Pong3(){ start(); } }

175 175 In ogni caso, luscita è: C:\jdk1.1.8\prove>java PingPong2 Ping Pong Ping Pong Ping Pong Ping Pong Ping Pong Ping...

176 176 Alcuni metodi di Thread public void start()//lancia il thread public void run()//esegue il codice public final void stop()//distrugge il thread public final void suspend()//sospende il thread public final void resume()//riattiva il thread public static void sleep(long n)//sospende il thread per n ms public final void setPriority(int priority) //modifica la //priorita public final int getPriority()//ottiene la priorità corrente public static void yield()//rischedula public final native boolean isAlive() //esce con true se il //thread è vivo …

177 177 Stati di un Thread New thread Runnable Not Runnable Dead new Thread() start() stop() run() exit stop() yield() suspend() sleep() wait() resume() notify()

178 178 Passaggio di parametri tra Thread Tutti i thread devono condividere un oggetto, che contiene i dati e i metodi La condivisione viene effettuata mediante definizione del puntatore alloggetto in ciascun thread, e mediante linizializzazione del puntatore alloggetto Loggetto in realta viene allocato nella classe principale (quella che contiene il main) Esempio: due thread – pi e po – che si scambiano 5 reali, con ritardo (genera sequenaialita quindi in questo caso non ci sono problemi di mutua esclusione) public class pth{ public static void main(String[] a){ z buf=new z(); pi c=new pi(buf); po t=new po(buf); c.start(); t.start(); } Definizione della classe z: import java.io.*; public class z{ float b[]= new float[10]; void put(int i, float f){ b[i]=f; } float get(int i){ return(float)b[i]; } }

179 179 Passaggio di parametri tra Thread Scrittura delle classi pi.java e po.java public class pi extends Thread{ z buf; pi(z buf){ this.buf=buf; } public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(800);} catch(InterruptedException e) {} System.out.print("leggo "); for (int i=0; i<5; i++) System.out.print( "+buf.get(i)); System.out.println(); } class po extends Thread{ z buf; Random r=new Random(); po(z buf){ this.buf=buf; } public void run(){ while(true) { try{ Thread.sleep(990);} catch (InterruptedException e){} System.out.print("\tscrivo "); for(int i=0; i<5; i++) { buf.put(i,r.nextFloat()); System.out.print(" "+buf.get(i)); } System.out.println(); }

180 180 Passaggio di parametri tra Thread In questo esempio si usano dei thread in Java che si scambiano dei dati mediante una classe condivisa, Buffer. La sincronizzazione e realizzata mediante algoritmo che attende se i puntatori di in e out sono coincidente. Attenzione: questa soluzione funziona solo con 1 produttore e 1 consumatore! Se ho piu produttori o piu consumatori, devo usare la mutua esclusione! Classe condivisa: import java.io.*; public class Buffer{ private int buf[]= new int[10]; private int in, out; Buffer(){ in=0; out=0;} int get_in(){ return in; } int get_out(){ return out; } void put_in(int a){ in=a; } void put_out(int b){ out=b; } void put(int i, int f){ buf[i]=f; } int get(int i){ return (int)buf[i]; } }

181 181 Passaggio di parametri tra Thread Produttore: public class Prod extends Thread{ // produttore Buffer buf; Random r; Prod(Buffer p){ this.buf=p; r=new Random(); } public void run(){ int val; while(true) { val=r.nextInt(); while (buf.get_out()==((buf.get_in()+1)%10)); buf.put(buf.get_in(),val); System.out.println("\nproduco "+val+" in="+buf.get_in()); buf.put_in((buf.get_in()+1)%10); } Consumatore public class Cons extends Thread{ // consumatore Buffer buf; Cons(Buffer p){ this.buf=p; } public void run(){ int val; while(true) { while (buf.get_out()==buf.get_in()); val=buf.get(buf.get_out()); System.out.println("\nconsumo "+val+" out="+buf.get_out()); buf.put_out((buf.get_out()+1)%10); }

182 182 Passaggio di parametri tra Thread Altro consumatore public class Cons1 extends Thread{ // consumatore Buffer buf; Cons1(Buffer p){ this.buf=p; } public void run(){ int val; while(true) { while (buf.get_out()==buf.get_in()); val=buf.get(buf.get_out()); System.out.println("\ncons_1 "+val+ out="+buf.get_out()); buf.put_out((buf.get_out()+1)%10); } Programma principale: public class pc{ public static void main(String[] a){ Buffer buf=new Buffer(); Prod c=new Prod(buf); Cons t=new Cons(buf); Cons1 z=new Cons1(buf); c.start(); t.start(); z.start(); }

183 183 Passaggio di parametri e sincroniuzzazione tra Thread Una soluzione al problema e quello di usare un arbitro software. In questo caso si usa lalternanza stretta. La classe condivisa e la seguente: import java.io.*; public class BufferPlus{ private int buf[]= new int[10]; private int in, out; private int blk; BufferPlus(){ in=0; out=0; blk=0;} int get_in(){ return in; } int get_out(){ return out; } void put_in(int a){ in=a; } void put_out(int b){ out=b; } void put(int i, int f){ buf[i]=f; } int get(int i){ return (int)buf[i]; } int getblk(){ return (int)blk; } void putblk(int a){blk=a;} }

184 184 Passaggio di parametri e sincronizzazione tra Thread Primo consumatore: import java.util.*; public class ConsPlus extends Thread{ // consumatore BufferPlus buf; ConsPlus(BufferPlus p){ this.buf=p; } public void run(){ int val; while(true) { while( buf.getblk() == 0); { while (buf.get_out()==buf.get_in()); val=buf.get(buf.get_out()); System.out.println("\nconsumo "+val+ out="+buf.get_out()); buf.put_out((buf.get_out()+1)%10); } buf.putblk(0); }

185 185 Passaggio di parametri e sincronizzazione tra Thread Secondo consumatore: import java.util.*; public class Cons1Plus extends Thread{ // consumatore BufferPlus buf; Cons1Plus(BufferPlus p){ this.buf=p; } public void run(){ int val; while(true) { while(buf.getblk()==1); { while (buf.get_out()==buf.get_in()); val=buf.get(buf.get_out()); System.out.println("\ncons_1 "+val+ out="+buf.get_out()); buf.put_out((buf.get_out()+1)%10); } buf.putblk(1); }

186 186 Monitors in Java La soluzione alla mutua esclusione in Java e data dalluso dei monitor (Hoare) I monitor sono realizzati mediante i metodi synchronized: il thread che esegue un metoro synchronized di un oggetto deve preventivamente acquisire il monito associato alloggetto Il monitor viene rilasciato alluscita dal metodo Allinterno di un metodo synchronized e possibile sospendere il thread che sta eseguendo attraverso luso dello statement wait() Wait provoca la sospensione del thread ed il rilascio del monitor da lui posseduto I thread sospesi possono essere risvegliati usando i metodi notify() e notifyAll() Questi metodi possono essere invocati solo allinterno di metodi synchronized Leffetto di notify() e notifyAll() e la ripresa dellesecuzione dei thread sospesi sul monitor detenuto dal thread che esegue la notify o la notifyAll

187 187 Esempio di monitor in Java Riconsideriamo lesempio del produttore/consumatore: Classe condivisa: import java.io.*; public class BufferMon { private int buf[]= new int[10]; private int in, out; BufferMon(){ in=0; out=0;} synchronized void put(int f) { if( ((in+1)%10) == out) try{ wait();} catch(InterruptedException e){}; buf[in]=f; System.out.println("produco "+f+" in="+in); in=(in+1)%10; notify(); } synchronized int get() { if(out == in) try{ wait();} catch(InterruptedException e){}; int val=buf[out]; System.out.print("get "+val+" out="+out); out=(out+1)%10; notify(); return(val); }

188 188 Esempio di monitor in Java Consumatore import java.util.*; public class ConsMon extends Thread{ // consumatore BufferMon buf; ConsMon(BufferMon p){ this.buf=p; } public void run(){ while(true) { int val=buf.get(); System.out.println("cons = "+val); } Altro cinsumatore import java.util.*; public class Cons1Mon extends Thread{ // consumatore BufferMon buf; Cons1Mon(BufferMon p){ this.buf=p; } public void run(){ while(true) { int val=buf.get(); System.out.println("cons_1 = "+val); }

189 189 Esempio di monitor in Java Produttore: import java.util.*; public class ProdMon extends Thread{ // produttore BufferMon buf; Random r; ProdMon(BufferMon p){ this.buf=p; r=new Random(); } public void run(){ while(true) { buf.put(r.nextInt()); } Principale: public class pcMon{ public static void main(String[] a){ BufferMon buf=new BufferMon(); ProdMon c=new ProdMon(buf); ConsMon t=new ConsMon(buf); Cons1Mon z=new Cons1Mon(buf); c.start(); t.start(); z.start(); }

190 190 Breve confronto C++/Java Somiglianze –paradigma a oggetti –incapsulamento –ereditarietà –polimorfismo –sintassi molto simile (ad es. for, while, switch) Differenze –gestione della memoria a carico del sistema (garbage collector) o del programmatore –uso dei puntatori –portabilità del codice –compilato –velocità di esecuzione


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