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ObjektorientierteProgrammierung
In C:
Datentyp Variable<--->
Klasse <---> Objektist eineVariable
In C++ darf man einenDatentyp selbst basteln
Dieser heisst dann:
Kurz:Eine Klasse ist ein
höherer, selbstgebastelter Datentyp.
Genauer:
Eine Klasse ist ein Bauplan (vergleichbar: Backform) .
In diesem Bauplan steht genau beschrieben, wie ein konkretes Objekt, das nach diesem Bauplan gebastelt
wird, auszusehen hat.
Mit dieser Backform können dann ganz konkret z.B.
Marmorkuchen gebacken werden.
In der Fachsprache sagt man: Ein Objekt ist eine Instanz
einer Klasse.
Beispiel:
BackformMarmor-kuchen
Geburts-tagskuchen von Rolf
Klasse <---> Objekt
Eine Klasse enthält Daten und Funktionen.
Die Daten heissen Attribute, die Funktionen heissen
Methoden.Der Sammelbegriff für
Daten und Funktionen ist Member (Mitglieder).
Sinn:Mit Hilfe der Methoden soll
man auf die Attribute zugreifen (lesen bzw. ändern
der Attribute)
Beispiel in C++(genaue Diskussion):
class Punkt{ private: int x; int y; public: void set_xy(int px, int py){ x = px; y = py; } int get_x(){ return(x); } int get_y(){ return(y); } }; // class Punkt
Name der Klasse
privater Bereich: Auf die Member des privaten Bereichs kann außerhalb der Klasse nicht direkt, sondern
nur indirekt über Methoden des public Bereichs dieser Klasse zugegriffen werden.
öffentlicher Bereich: Auf die Member dieses Bereichs
kann man jederzeit zugreifen.
Bitte abschreiben !
class Punkt{ private: int x; int y; public: void set_xy(int px, int py){ x = px; y = py; } int get_x(){ return(x); } int get_y(){ return(y); } }; // class Punkt
px bzw. py sind selbstsprechende
Namen für Parameter x bzw.
Parameter y
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
Tipp:Klassennamen immer mit einem
Großbuchstaben beginnen.(Zwar erlaubt der Compiler auch
einen Kleinbuchstaben, doch halten sich fast alle
Programmierer an diese Regel.
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
Fehlermeldung:x ist private(ein privater Bereich)
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
7 9 ? ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
7 9 ? ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
7 9 ? ?
7 9 7 ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
7 9 ? ?
7 9 7 ?
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
class Punkt{//siehe oben};
int main(){ int kx, ky; Punkt p; p.set_xy(3,5); p.x = 12; p.set_xy(7,9); kx = p.get_x(); ky = p.get_y();}
p.x p.y kx ky
3 5 ? ?
7 9 ? ?
7 9 7 ?
7 9 7 9
Nochmals zu den Zugriffsrechten im
folgenden kleinen Demo-Programm
class Punkt{ private: int x; int y; public: void set_x(int px){ x = px; } void set_y(int py){ y = py; } void set_xy(int px, int py){ set_y(py); set_x(px); }}; int main(){ Punkt p; p.x = 12; p.set_xy(2,3);}
privater Bereich: Zugriff von außerhalb der Klasse: neinZugriff innerhalb der Klasse: ja
public (öffentlicher) Bereich : Zugriff von außerhalb der Klasse: jaZugriff innerhalb der Klasse: ja
// außerhalb, x private: nein
// innerhalb, set_xy public: ja
// innerhalb, x private: ja
// außerhalb, set_xy public: ja
// innerhalb, y private: ja
Aufgabe:Ergänzen Sie die Klasse Punkt mit weiteren Membern. (siehe Übungsaufgabenblatt)
Eine Klasse kann durch die sogenannte UML (Unified Modeling Language) beschrieben werden.
UML ist eine formale Sprache zur objektorientierten Spezifikation, Visualisierung, Konstruktion und Dokumentation von Softwaresystemen und Geschäftsmodellen.
Mit UML kann man z.B.die Klasse Punkt wie folgt darstellen:
Punkt - x: int
- y: int
+ set_x(int px): void
+ set_y(int py): void
+ set_xy(int px, int py): void
- bedeutet: Attribut bzw. Methode ist privat + bedeutet: Attribut bzw. Methode ist public
AttributeMethoden
Warum soll man folgende Aussage befolgen ?
“Mit Hilfe der Methoden soll man auf die Attribute
zugreifen (lesen bzw. ändern der Attribute)“
Warum macht man diesen Umweg über die Methoden ?
Warum greift man nicht direkt auf die Attribute zu ?
Schauen wir uns dazu ein paar Beispiele aus der
“täglichen“ Praxis an...
Schauen wir uns dazu ein paar Beispiele aus der
“täglichen“ Praxis an...
Warum benutzen wir an der Kasse im Supermarkt als “Werkzeug“ den Kassierer, um auf die Kasse zuzugreifen ?Warum machen wir das nicht direkt (ohne den Kassierer) ?
Weil man dann den Kassenstand auf einen unerwünschten Wert verändern und einen ungewollten Ortswechsel der Kasse veranlassen kann!
Warum benutzen wir am Bankschalter als “Werkzeug“ die EC-Karte, um auf die Kasse der Bank zuzugreifen ?Warum machen wir das nicht direkt (ohne Banker oder ohne EC-Karte) ?
Weil man dann den Kassenstand auf einen unerwünschten Wert verändern kann !
Warum wird in einigen Autos als “Werkzeug“ das ABS-System benutzt ?
Warum bremst man nicht direkt mechanisch (ohne Elektronik) ?
Weil man dann die Bremskraft auf einen unerwünschten Wert verändern kann (Bremsen blockieren)!
Warum wird in einigen Häusern als “Werkzeug“ ein Thermostat verwendet, um die Temperatur zu regeln ?Warum macht man dies nicht direkt (einfüllen von Heizöl in den Ölofen) ?
Weil man dann z.B. in kürzester Zeit zu viel Heizöl in den Ofen leeren kann und es dann zu nicht gewünschten Verbrennungseffekten (Ofen explodiert !) kommen kann.
Weitere Beispiele:
Im Airbus, dem vollelektronischen Flugzeug, greift der Pilot nur über die Elektronik auf das Höhenruder, usw. zu
Die Opferbüchse in der Kirche besitzt eine Vorrichtung, die den Geldfluß nur in eine Richtung zuläßt.
Der Zugriff über die Boxhandschuhe auf den Körper des Gegners schützt diesen zumindest in einem gewissen Maße.
Die Verheiratung von Ehepartnern geschieht durch eine untere Verwaltungsbehörde. Dadurch sollen unerwünschte Vermählungen der handelnden Subjekte (enge Verwandtschaft, Artenschrankenüberschreitung) verhindert werden.
Diese Werkzeuge (Kassierer, EC-Karte, ABS-System, usw.) werden so gebastelt, daß sie es nicht erlauben, bestimmte Systemparameter (Geldmenge in Kasse, usw.) auf unerwünschte Werte abzuändern.
In C++ sind diese Werkzeuge Methoden, die es dem Klassen-Programmierer(= Programmierer, der Klassen verwendet) nicht erlauben, die Attribute auf unerwünschte Werte abzuändern.
Wenn eine Methode dies garantiert, nennt man dies auch Zusicherung (englisch: constraint)
Beispiel in C++:
class Konto{ private: double stand;
public: void setKonto(double geld){ stand = geld; }
void abheben(double geld){ if(stand-geld > -5000) stand = stand - geld; }}; // class Konto
Name der Klasse
privater Bereich: Auf die Member des privaten
Bereichs kann außerhalb der Klasse nicht direkt, sondern nur indirekt über Methoden des public Bereichs dieser
Klasse zugegriffen werden.
öffentlicher Bereich: Auf die Member dieses Bereichs
kann man jederzeit zugreifen.
class Konto{ private: double stand; public: void setKonto(double geld){ stand = geld; } void abheben(double geld){ if(stand-geld > -5000) stand = stand - geld; }}; // class Konto
int main(){ Konto k; k.setKonto(1000); k.abheben(7000);}
k.stand : 1000
class Konto{ private: double stand; public: void setKonto(double geld){ stand = geld; } void abheben(double geld){ if(stand-geld > -5000) stand = stand - geld; }}; // class Konto
int main(){ Konto k; k.setKonto(1000); k.abheben(7000);}
k.stand : 1000
Zusicherung:Kontostand > -5000
In UML
Konto - stand: double
+ setKonto(double geld):void
+ abheben(double geld): void
- bedeutet: Attribut bzw. Methode ist privat + bedeutet: Attribut bzw. Methode ist public
{stand > -5000}
Zusicherung
Programmierstil
Eine Methode kann man (rein syntaktisch, ohne dass sich irgendetwas inhaltlich
ändert) auch ausserhalb einer Klasse implementieren.
Dies ist der bessere Programmierstil. Deshalb
werden wir diesen zukünftig immer verwenden !
Dazu muss man den aber den vollständig qualifizierten
Namen der Methode angeben.
Dies geschieht dadurch, dass man dem Methodenname den Klassennamen gefolgt von zwei Doppelpunkten
voranstellt.
Beispiel:
class Punkt{ private: int x; int y;
public: void set_xy(int px, int py){ x = px; y = py; } // ...}; // class Punkt
Dies ist der bisher bekannte Fall.
Eine Methode kann aber auch ausserhalb der Klasse
implementiert werden.
class Punkt{ private: int x; int y;
public: void set_xy(int px, int py);}; // class Punkt
void Punkt::set_xy(int px, int py){ x = px; y = py; }
... und außerhalb der Klasse definiert (implementiert) werden unter Angabe des
voll qualifizierten Namens.Dies ist ein der bessere Programmierstil !
Dazu muß die Methode in der Klasse deklariert
werden (ohne Methodenkörper).
