El lenguaje de programación C++
Fernando Bellas Permuy
fbellas@udc.es
http://www.tic.udc.es/~fbellas
Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC)
Universidad de A Coruña
1
Introducción
• C++ extiende el lenguaje de programación C con conceptos de
Orientación a Objetos.
• Es un lenguaje compilado.
• Índice:
• Revisión del lenguaje C.
• Mejoras (no OO) introducidas por C++.
• Clases.
• La herramienta “make” en Unix.
• Herencia.
• Sobrecarga de operadores.
• Plantillas (templates).
• Excepciones.
• La librería estándar de C++.
• Bibliografía.
2
Nociones básicas de C (1)
• Tipos de datos básicos.
• Operadores aritméticos: =, +, -, %, /, ++, --, y variantes de =
• Variables: locales, globales.
Tipo Indentificador Ejemplo de valores Modificadores
Caracteres char 'a', '9', '#', 10 unsigned
Enteros int 23, -34, 0 long, short,
unsigned
Reales float 3, 3.0, 3e10
Reales (doble precisión)
double 3, 3.0, 3e600 long
“Booleans” int 0 (false), != 0 (true)
#include
float e; /* Variable global */
int main ()
{
float v, t; /* Variables locales */
v = 30; /* Velocidad */
t = 5; /* Tiempo */
e = v * t;
printf("Velocidad: %f\nTiempo: %f\n", v, t);
printf("Espacio recorrido: %f\n", e);
return 0;
}
3
Nociones básicas de C (y 2)
• Operadores ++, --, y variantes de =
• Entrada salida con printf/scanf y similares.
• Caracteres de control en printf, scanf: d, o, x, c, s, f, e, p.
• En C++ hay una alternativa mejor: los streams de entrada/salida.
i = 4;
j = 2 * (i++);
/* i = 5, j = 8 */
i = 4;
j = 2 * (++i);
/* i=5, j = 10 */
i = 4;
i %= 3; /* i = i % 3; */
i += 4; /* i = i + 4; */
/* i = 5 */
#include
int main ()
{
float v, t, e;
printf("Velocidad: ");
scanf("%f", &v);
printf("Tiempo: ");
scanf("%f", &t);
e = v * t;
printf("Velocidad: %5.2f; Tiempo: %5.2f; Espacio: %5.2f\n",v,t,e);
return 0;
}
4
Control de flujo (1)
• Operadores relacionales: >, >=, <, <=, ==, !=
• Operadores lógicos: &&, ||, !
• if.. else..
• switch-case-default
if (condición) {
<< sentencias >>
} else {
<< sentencias >>
}
switch (exp) {
case A:
<< instrucciones >>
break;
case B:
<< instrucciones >>
break;
...
default:
<< instrucciones por defecto >>
}
switch (letra) {
case 'a':
case 'e':
case 'i':
case 'o':
case 'u': printf("Es una vocal\n");
break;
case 'ñ': printf("Nuestra querida ñ\n");
break;
default: printf("Cualquier otro caracter");
}
5
Control de flujo (y 2)
• Bucle while
• Bucle do.. while
• Bucle for
Operadores de bit
• & (AND), | (OR), ~ (NOT), ^ (XOR), >> (shift right), << (shift
left).
while (condición) {
<< instrucciones >>
}
do {
<< instrucciones >>
} while (condición)
for (inic; cond; incr) {
<< instrucciones >>
}
for (i=1; i<=10; i++) {
printf(“%i\n“, d);
}
6
Estructuras de datos estáticas (1)
• Vectores.
• Registros o Estructuras.
• Uniones.
int vector[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int vector2[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int matriz[10][10];
char matriz3[4][5][6];
int main ()
{
float matriz2[][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };
int i, j;
for (i=0; i<2; i++) {
for (j=0; j<3; j++) {
printf("%f\n", matriz2[i][j]);
}
}
return 0;
}
struct nombre {
Tipo1 campo1;
Tipo2 campo2;
...
TipoN campoN;
} variable;
struct TipoPunto {
int x;
int y;
} punto;
punto.x = 1;
punto.y = 2;
union Ejemplo {
char caracter;
int entero;
};
struct FiguraColoreada {
int color;
int tipoFigura;
union {
struct Esfera e;
struct Segmento s;
} figura;
}
7
Estructuras de datos estáticas (y 2)
• Tipos definidos por el usuario (typedef).
• Enumeraciones.
typedef unsigned char TipoByte;
typedef struct {
int x;
int y;
} TipoPunto;
enum Dia { Lunes, Martes, Miercoles, Jueves, Viernes, Sabado, Domingo};
8
Punteros (1)
• Un puntero es una variable cuyo contenido es una dirección
de memoria.
• Operadores: &, *, ->
• Ejemplos:
• Punteros y matrices.
int x;
int* px;
x = 1;
px = &x;
*px = 2; /* x = 2 */
TipoPunto* pPunto;
pPunto->x = 1;
pPunto->y = 2;
int i;
int v[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
int* p;
for (i=0; i<10; i++) {
printf("%d\n", v[i]);
}
for (i=0, p=v; i<10; i++, p++) {
printf("%d\n", *p);
}
for (p=v; p != &(v[10]); p++) {
printf("%d\n", *p);
}
9
Punteros (y 2)
• Cadenas de caracteres: Vectores de caracteres terminados en 0
('\0').
#include
char* mensaje = "hola";
int main ()
{
char cadena[10];
char* p = cadena;
unsigned int longitud = 0;
puts(mensaje);
scanf("%9s", cadena);
while (*p != 0) {
longitud++;
p++;
}
printf("Longitud: %d\n", longitud);
return 0;
}
10
Funciones
• Un ejemplo.
• Paso de parámetros.
• La función main()
int Suma (int x, int y)
{
return x+y;
}
void Swap (int* a, int* b)
{
int temporal;
temporal = *a;
*a = *b;
*b = temporal;
}
int main ()
{
int x = 4;
int y = 5;
Swap(&x, &y);
/* x = 5, y = 4 */
}
int main (int argc, char* argv[], char* env[])
{
int i;
for (i = 0; i < argc; i++) puts(argv[i]);
for (i = 0; env[i]; i++) puts(env[i]);
return 0;
}
11
Ejercicio
#ifndef _Pila_
#define _Pila_
/* Tipos. */
typedef enum {Pila_OK, Pila_Error}
Pila_CodigoRetorno;
typedef struct Pila_Nodo {
int fElemento;
struct Pila_Nodo* fAnterior;
} Pila_Nodo;
typedef struct {
Pila_Nodo* fCima;
} Pila;
/* Funciones. */
Pila* Pila_Crear ();
Pila_CodigoRetorno Pila_Introducir (Pila* pila,
int elemento);
Pila_CodigoRetorno Pila_Sacar (Pila* pila,
int* elemento);
int Pila_EsVacia (Pila* pila);
void Pila_Destruir (Pila* pila);
#endif
12
Mejoras (no OO) introducidas por C++ (1)
• Referencias.
• Comentario de línea: //
• Constantes y declaraciones de variables.
• Tipos enumerados.
int val = 10;
int& ref = val;
int& ref2; // Error !
void Swap (int& x, int& y) {
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
int main () {
int x = 5; int y = 7;
Swap(x, y);
return 0;
}
const int LONGITUD = 4; // En C antiguo => #define LONGITUD 4
void f ()
{
int x;
x = 23;
cout << x << endl;
int y = 1;
cout << y << endl;
}
enum Color {rojo = 0, amarillo = 8, azul = 16};
13
Mejoras (no OO) introducidas por C++ (2)
• Sobrecarga de funciones (y operadores).
• Argumentos por defecto.
• Asignación de memoria dinámica => operadores new y
delete.
• Los prototipos de función son obligatorios.
• Se puede hacer inlining de funciones.
void print (int entero);
void print (const char* cadena);
void print (double real);
print(2);
print("hola");
print(1.0);
void print (int valor, int base=10);
void f()
{
print(31);
print(31, 10);
print(31, 16);
}
int* x = new int(2);
int* y = new int[10];
delete x;
delete []y;
inline void f (int i) { cout << i << endl; }
14
Mejoras (no OO) introducidas por C++ (y 3)
• Tipo bool.
• Posibles valores true (1) y false (0).
• Namespaces.
// Fichero de especificación.
namespace Libreria {
typedef enum {uno, dos, tres} Tipo;
double Funcion (const char* str);
}
// Fichero de implementación.
double Libreria::Funcion (const char* str) { /* ... */ }
// Uso.
double d = Libreria::Funcion(unaCadena);
using namespace Libreria;
using namespace Libreria::Funcion;
15
Clases (1)
• Ejemplo:
• Especificadores de acceso: private (por defecto), public y
protected.
• Constructores: constructor por defecto, constructor copia y
constructores adicionales.
class Fecha {
public:
void Establecer (unsigned int dia, unsigned mes,
unsigned int anho);
void Obtener (unsigned int& dia, unsigned int& mes,
unsigned int& anho) const;
void Imprimir ();
private:
unsigned int fDia, fMes, fAnho;
};
void Fecha::Obtener (unsigned int& dia, unsigned int& mes,
unsigned int& anho)
{
dia = fDia; mes = fMes; anho = fAnho;
}
class Fecha {
// ...
public:
Fecha (unsigned int dia, unsigned int mes,
unsigned int anho);
Fecha (const char* cadena);
Fecha (); // Constructor por defecto.
Fecha (const Fecha& fecha); // Constructor copia.
};
16
Clases (2)
• ... continuación del ejemplo.
• Destructor: ~NombreDeLaClase()
Fecha miCumple(19, 4, 1998);
Fecha miCumple2("19 Abril 1998");
Fecha miCumple3; // Constructor por defecto.
Fecha* miCumple4 = new Fecha(19, 4, 1998);
Fecha miCumple5 = miCumple2; // Inicialización (c. copia).
Fecha miCumple6;
miCumple6 = miCumple5; // Es una asignación.
void f (Fecha fecha);
f(miCumple);
void f(const Fecha& fecha);
f(miCumple);
class X {
public:
// ...
~X ();
};
{
X x;
X* x2 = new X;
X* x3 = new X[10];
delete x2;
delete []x3;
}
17
Clases (3)
• Puntero this.
• Miembros static.
class X {
public:
// ...
void Metodo (int i) { this-> i = i; }
private:
int i;
};
#include
using namespace std;
class Ejemplo {
public:
// ...
Ejemplo () { cuenta++; }
static int Cuantos () { return cuenta; }
private:
static int cuenta;
// ...
};
int Ejemplo::cuenta = 0;
int main ()
{
Ejemplo e1, e2;
cout << Ejemplo::Cuantos() << endl; // 2
return 0;
}
18
Clases (y 4)
• Clases utilidad (utility classes): todos los métodos/atributos
son static.
• Las clases utilidad evitan el uso de funciones globales.
• Especificador const en métodos.
• Funciones, métodos y clases amigas.
class LibreriaMatematica {
public:
static float Seno (float angulo);
static float Coseno (float angulo);
static float Tangente (float angulo);
// ...
};
float resultado = LibreriaMatematica::Seno(12.1);
class Ejemplo {
// ...
private:
int i;
friend void FuncionAmiga (Ejemplo& e);
friend void X::MetodoAmigo (Ejemplo& e);
friend Y;
};
void FuncionAmiga (Ejemplo& e)
{
cout << e.i << endl;
}
19
Ejercicio (1)
• Patrón de diseño (design pattern) “Iterador” (Iterator).
• Diagrama de clases.
• Diagrama de objetos.
IteradorListaD
Primero ()
Siguiente ()
Fin ()
Elemento ()
int fPosicion
ListaD* fLista
NodoListaD
PonerElemento (elemento)
ObtenerElemento ()
PonerSiguiente (siguiente)
ObtenerSiguiente ()
int fElemento
NodoListaD* fSiguiente
ListaD
CrearIterador ()
InsertarP (elemento)
InsertarF (elemento)
Longitud ()
Elemento (indice)
NodoListaD* fPrincipio
NodoListaD* fFinal
int fLongitud
nodoListaD1
fElemento (23)
fSiguiente
nodoListaD3
fElemento (7)
fSiguiente
nodoListaD2
fElemento (12)
fSiguiente
unaListaD
fLongitud (3)
fPrincipio
fFinal
unIteradorListaD
fPosición (1)
fLista
unIteradorListaD
fPosición (0)
fLista
20
Ejercicio (2)
#ifndef _ListaD_
#define _ListaD_
#include "NodoListaD.h"
class IteradorListaD;
class ListaD {
public:
ListaD ();
ListaD (const ListaD& lista);
~ListaD ();
const ListaD& operator = (const ListaD& lista);
public:
IteradorListaD* CrearIterador () const;
void InsertarP (int elemento);
void InsertarF (int elemento);
private:
int Longitud () const;
int Elemento (int indice) const;
friend IteradorListaD;
private:
void Destruir ();
void CopiarDesde (const ListaD& lista);
void Inicializar ();
private:
NodoListaD* fPrincipio;
NodoListaD* fFinal;
int fLongitud;
};
#endif
21
Ejercicio (3)
#ifndef _IteradorListaD_
#define _IteradorListaD_
#include "ListaD.h"
class IteradorListaD {
public:
IteradorListaD (ListaD* lista);
~IteradorListaD ();
public:
void Primero();
void Siguiente();
int Fin () const;
int Elemento () const;
private:
IteradorListaD (const IteradorListaD& iterador);
const IteradorListaD& operator= (
const IteradorListaD& iterador);
private:
int fPosicion;
ListaD* fLista;
};
#endif
22
Ejercicio (4)
#ifndef _NodoListaD_
#define _NodoListaD_
class NodoListaD {
public:
NodoListaD (int elemento, NodoListaD* siguiente);
~NodoListaD ();
void PonerElemento (int elemento);
int ObtenerElemento () const;
void PonerSiguiente (NodoListaD* siguiente);
NodoListaD* ObtenerSiguiente () const;
private:
NodoListaD (const NodoListaD& nodoListaD);
const NodoListaD& operator= (
const NodoListaD& nodoListaD);
private:
int fElemento;
NodoListaD* fSiguiente;
};
#endif
23
Ejercicio (y 5)
class ClasePrueba {
public:
void InsertarElementos (ListaD& lista);
void Listar (IteradorListaD& iterador);
};
void ClasePrueba::InsertarElementos (ListaD& lista)
{
for (int i = 0; i<10; i++) {
lista.InsertarF(i);
}
}
void ClasePrueba::Listar (IteradorListaD& iterador)
{
iterador.Primero();
cout << "Lista: " << endl;
while (!iterador.Fin()) {
cout << iterador.Elemento() << endl;
iterador.Siguiente();
}
}
int main ()
{
ClasePrueba prueba;
ListaD lista;
prueba.InsertarElementos(lista);
IteradorListaD* iterador = lista.CrearIterador();
prueba.Listar(*iterador);
delete iterador;
return 0;
}
24
La herramienta “make” en Unix (1)
• make es una herramienta que permite expresar dependencias
temporales entre ficheros mediante reglas.
• Cada regla puede llevar asociada una acción, que se ejecutará
si se cumple la regla.
• Las reglas se expresan en un fichero (Makefile).
• La utilidad más importante de make es la compilación de aplicaciones
(ej.: C, C++, etc.).
• Existen versiones para sistemas operativos distintos a Unix.
• No es una herramienta estándar.
• Existen herramientas que generan Makefiles automáticamente
a partir de un conjunto de ficheros C/C++ (por ejemplo).
• Invocación
• Si el fichero se llama Makefile => make
• En otro caso => make -f NombreFicheroMakefile
25
La herramienta “make” en Unix (2)
• Un primer Makefile (Makefile1) ...
Prueba: NodoListaD.o IteradorListaD.o ListaD.o Prueba.o
g++ -o Prueba NodoListaD.o IteradorListaD.o \
ListaD.o Prueba.o
NodoListaD.o: NodoListaD.cpp NodoListaD.h
g++ -c NodoListaD.cpp
IteradorListaD.o: IteradorListaD.cpp IteradorListaD.h \
ListaD.h
g++ -c IteradorListaD.cpp
ListaD.o: ListaD.cpp ListaD.h NodoListaD.h \
IteradorListaD.h
g++ -c ListaD.cpp
Prueba.o: Prueba.cpp ListaD.h IteradorListaD.h
g++ -c Prueba.cpp
clean:
rm -rf NodoListaD.o IteradorListaD.o ListaD.o \
Prueba.o Prueba *~
• A recordar:
• Reglas separadas al menos por una línea en blanco.
• La acción empieza con un tabulador.
• Invocaciones ...
• make -f Makefile1
• make -f Makefile1 clean
26
La herramienta “make” en Unix (3)
• Una primera mejora (variables) ...
# Variables.
OBJS = NodoListaD.o IteradorListaD.o ListaD.o Prueba.o
# Reglas.
Prueba: $(OBJS)
g++ -o Prueba $(OBJS)
NodoListaD.o: NodoListaD.cpp NodoListaD.h
g++ -c NodoListaD.cpp
IteradorListaD.o: IteradorListaD.cpp IteradorListaD.h \
ListaD.h
g++ -c IteradorListaD.cpp
ListaD.o: ListaD.cpp ListaD.h NodoListaD.h \
IteradorListaD.h
g++ -c ListaD.cpp
Prueba.o : Prueba.cpp ListaD.h IteradorListaD.h
g++ -c Prueba.cpp
clean:
rm -rf $(OBJS) Prueba *~
27
La herramienta “make” en Unix (4)
• Otra mejora más (reglas implícitas) ...
# Variables.
OBJS = NodoListaD.o IteradorListaD.o ListaD.o Prueba.o
# Reglas implicitas.
%.o: %.cpp
g++ -c $<
#.cpp.o:
# g++ -c $<
# Reglas.
Prueba: $(OBJS)
g++ -o Prueba $(OBJS)
NodoListaD.o: NodoListaD.h
IteradorListaD.o: IteradorListaD.h ListaD.h
ListaD.o: ListaD.h NodoListaD.h IteradorListaD.h
Prueba.o: ListaD.h IteradorListaD.h
clean:
rm -rf $(OBJS) Prueba *~
28
La herramienta “make” en Unix (5)
• Problemas de los anteriores Makefiles:
• Difíciles de mantener.
• Demasiadas recompilaciones (un cambio en un comentario en un
fichero cabecera ...).
• Relajando las dependencias ...
# Variables.
OBJS = NodoListaD.o IteradorListaD.o ListaD.o Prueba.o
# Reglas implicitas.
%.o: %.cpp
g++ -c $<
# Reglas.
Prueba: $(OBJS)
g++ -o Prueba $(OBJS)
clean:
rm -rf $(OBJS) Prueba *~
• El anterior Makefile puede tener algunos problemas de inconsistencias,
pero en general es un opción aconsejable.
29
La herramienta “make” en Unix (6)
• Cuando un proyecto está estructurado en varios directorios ...
• En el directorio Ejemplo3, el Makefile tiene el siguiente aspecto.
include ../EjemplosC++.incl
# OBJS
OBJS = NodoListaD.o ListaD.o IteradorListaD.o Prueba.o
Prueba: $(OBJS)
$(COMPILADOR) -o Prueba $(OBJS)
clean:
rm -rf $(OBJS) Prueba *~
• En el directorio padre => EjemplosC++.incl =>
# Compilador.
COMPILADOR = g++
# Compilación.
%.o: %.cpp
$(COMPILADOR) -c $<
30
La herramienta “make” en Unix (y 7)
• Cuando un proyecto está estructurado en varios directorios ...
(continuación)
• En el directorio padre existe un Makefile que recompila todo el software
...
all:
for i in Ejemplo*; \
do if [ -d $$i ]; then cd $$i; make; cd ..; fi; \
done
clean:
rm -f *~
for i in Ejemplo*; \
do if [ -d $$i ]; then cd $$i; make clean; cd ..; \
fi; done
31
Herencia (1)
• Un ejemplo:
• Tres tipos de herencia: public, protected y private.
#include
using namespace std;
class Persona {
public:
void Saluda () { cout << "Hola" << endl; }
};
class PersonaEducada : public Persona {
public:
void BuenosDias () { cout << "Buenos dias" << endl; }
};
int main () {
Persona a;
PersonaEducada b;
a.Saluda();
b.Saluda();
b.BuenosDias();
return 0;
}
class X {
public:
int a;
protected:
int b;
private:
int c;
};
class X2 : public X {
void f() {
cout << a; // OK, pública.
cout << b; // OK, protegida.
cout << c; // Error, privada en X.
};
};
32
Herencia (2)
• Constructores.
• Orden de llamada de constructores: primero los de las clases
base (de arriba hacia abajo), y luego los de los objetos miembro.
• Orden de llamada de los destructores: a la inversa que los constructores.
#include
using namespace std;
class X {
public:
X (int i) { cout << "Constructor X: " << i << endl; }
~X () { cout << "Destructor X" << endl; }
};
class Y : public X {
public:
Y (int i) : X(1), x(123) {
cout << "Constructor Y: " << i << endl; }
~Y () { cout << "Destructor Y" << endl; }
private:
X x;
};
int main ()
{
Y y(1);
return 0;
}
33
Herencia (3)
• Redefinición de métodos.
#include
using namespace std;
class Persona {
public:
void Habla () { cout << "Hace un día precioso" << endl; }
};
class Futbolero : public Persona {
public:
void Habla () { cout << "¿ A qué hora es el partido ?"
<< endl; }
};
class Pesado : public Persona {
public:
void Habla () {
Persona::Habla();
cout << "Recuerdo una vez que bla, bla, bla ..."
<< endl;
}
};
int main ()
{
Persona persona;
Futbolero futbolero;
Pesado pesado;
persona.Habla(); // Hace un día precioso
futbolero.Habla(); // ¿ A qué hora es el partido ?
pesado.Habla(); // Hace un día precioso
// Recuerdo una vez que bla, bla,
// bla ...
return 0;
}
34
Herencia (4)
• Métodos virtuales.
• El problema anterior se soluciona declarando Identificacion()
como virtual.
#include
using namespace std;
class Vehiculo {
public:
void Habla () { cout << "Soy un " << Identificacion()
<< endl; }
const char* Identificacion () { return "vehículo"; }
};
class Coche : public Vehiculo {
public:
const char* Identificacion () { return "coche"; }
};
class Barco : public Vehiculo {
public:
const char* Identificacion () { return "barco"; }
};
int main ()
{
Vehiculo vehiculo;
Coche coche;
Barco barco;
vehiculo.Habla(); // Soy un vehículo
coche.Habla(); // Soy un vehículo
barco.Habla(); // Soy un vehículo
return 0;
}
35
Herencia (5)
• ... es decir ...
• ¿ y qué ocurría con ?
• Se produce polimorfismo cuando se accede a la función virtual
con un objeto puntero (o referencia) de la clase base.
class Vehiculo {
public:
void Habla () { cout << "Soy un " << Identificacion()
<< endl; }
virtual const char* Identificacion () {
return "vehiculo"; }
};
Vehiculo vehiculo;
Coche coche;
vehiculo = coche;
vehiculo.Habla();
Vehiculo* vehiculo = new Vehiculo;
Coche* coche = new Coche;
Barco* barco = new Barco;
vehiculo->Habla(); // Soy un vehículo
coche->Habla(); // Soy un coche
barco->Habla(); // Soy un barco
Vehiculo* vehiculo2 = barco;
vehiculo2->Habla(); // Soy un barco
36
Herencia (6)
• ... continuación del ejemplo.
• Clases abstractas: no se pueden tener instancias de clases
abstractas. Su objetivo es definir una interfaz.
void f (const Vehiculo& vehiculo)
{
vehiculo.Habla();
}
int main ()
{
Coche coche;
f(coche); // Soy un coche
}
class Figura { // Clase abstracta
public:
virtual void Dibujar () = 0; // Virtual pura
virtual float Area () = 0; // Virtual pura
// ...
};
class Rectangulo : public Figura {
public:
virtual void Dibujar () { // ... }
virtual float Area () { // ... }
// ...
};
class ListaDeFiguras {
public:
void Insertar(Figura* figura);
void Dibujar();
// ...
};
37
Herencia (y 7)
• Herencia múltiple.
• Problemas de ambigüedad con la herencia múltiple.
class Vehiculo { ...};
class VehiculoTerrestre : public Vehiculo { ... };
class VehiculoMaritimo : public Vehiculo { ... };
class VehiculoAnfibio : public VehiculoTerrestre,
public VehiculoMaritimo
{ ... };
class X {
public:
void f ();
};
class Y {
public:
void f ();
};
class Z : public X, public Y {
public:
// ...
};
int main ()
{
Z z;
z.f(); // Ambigüedad !
z.X::f();
return 0;
}
38
Ejercicio (1)
• Patrón de diseño (design pattern): “Iterador” (Iterator).
Lista
CrearIterador ()
InsertarP (elemento)
InsertarF (elemento)
Iterador
Primero ()
Siguiente ()
Fin ()
Elemento ()
Cliente
ListaD
CrearIterador ()
InsertarP (elemento)
InsertarF (elemento)
Longitud ()
Elemento (indice)
NodoListaD* fPrincipio
NodoListaD* fFinal
int fLongitud
ListaE
CrearIterador ()
InsertarP (elemento)
InsertarF (elemento)
IteradorListaD
Primero ()
Siguiente ()
Fin ()
Elemento ()
int fPosicion
ListaD* fLista
IteradorIListaD
Primero ()
Siguiente ()
Fin ()
Elemento ()
int fPosicion
ListaD* fLista
39
Ejercicio (2)
#ifndef _Lista_
#define _Lista_
class Iterador;
class Lista {
public:
virtual ~Lista();
public:
virtual Iterador* CrearIterador () const = 0;
virtual void InsertarP (int elemento) = 0;
virtual void InsertarF (int elemento) = 0;
};
#endif
#ifndef _Iterador_
#define _Iterador_
class Iterador {
public:
virtual ~Iterador ();
public:
virtual void Primero () = 0;
virtual void Siguiente () = 0;
virtual int Fin () const = 0;
virtual int Elemento () const = 0;
};
#endif
40
Ejercicio (3)
#ifndef _ListaD_
#define _ListaD_
#include "NodoListaD.h"
#include "Lista.h"
class IteradorListaD;
class IteradorIListaD;
class ListaD : public Lista {
public:
ListaD ();
ListaD (const ListaD& lista);
virtual ~ListaD ();
const ListaD& operator = (const ListaD& lista);
public:
virtual Iterador* CrearIterador () const;
virtual void InsertarP (int elemento);
virtual void InsertarF (int Elemento);
private:
int Longitud () const;
int Elemento (int indice) const;
friend IteradorListaD;
friend IteradorIListaD;
private:
void Destruir ();
void CopiarDesde (const ListaD& lista);
void Inicializar ();
private:
NodoListaD* fPrincipio;
NodoListaD* fFinal;
int fLongitud;
};
#endif
41
Ejercicio (4)
#ifndef _IteradorListaD_
#define _IteradorListaD_
#include "ListaD.h"
#include "Iterador.h"
class IteradorListaD : public Iterador {
public:
IteradorListaD (ListaD* lista);
virtual ~IteradorListaD ();
public:
virtual void Primero();
virtual void Siguiente();
virtual int Fin () const;
virtual int Elemento () const;
private:
IteradorListaD (const IteradorListaD& iterador);
const IteradorListaD& operator= (
const IteradorListaD& iterador);
private:
int fPosicion;
ListaD* fLista;
};
#endif
42
Ejercicio (y 5)
class ClasePrueba {
public:
void InsertarElementos (Lista& lista);
void Listar (Iterador& iterador);
};
void ClasePrueba::InsertarElementos (Lista& lista)
{
for (int i = 0; i<10; i++) {
lista.InsertarF(i);
}
}
void ClasePrueba::Listar (Iterador& iterador)
{
iterador.Primero();
cout << "Lista: " << endl;
while (!iterador.Fin()) {
cout << iterador.Elemento() << endl;
iterador.Siguiente();
}
}
int main ()
{
ClasePrueba prueba;
ListaD lista;
prueba.InsertarElementos(lista);
Iterador* iterador1 = lista.CrearIterador();
prueba.Listar(*iterador1);
IteradorIListaD iterador2(&lista);
prueba.Listar(iterador2);
delete iterador1;
return 0;
}
43
Sobrecarga de operadores (1)
• Operadores que se pueden sobrecargar: +, -, *, /, %, ^, &, |, ~,
=, <, >, +=, -=, *=, /=, %=, ^=, &=, |=, <<, >>, <<=, >>=, ==,
!=, <=, >=, &&, ||, ++, --, ->, [], new, delete.
• Ejemplo:
class Complejo {
public:
Complejo (double real, double imag) {
fReal = real; fImag = imag;
}
Complejo operator+ (const Complejo& c) {
return Complejo(fReal+c.fReal, fImag+c.fImag);
}
Complejo operator++ () {
return Complejo(++fReal, ++fImag);
}
Complejo operator++ (int) {
return Complejo(fReal++, fImag++);
}
const Complejo& operator= (const Complejo& c) {
if (this != &c) {
fReal = c.fReal;
fImag = c.fImag;
}
return *this;
}
void Imprimir () {
cout << fReal << " " << fImag << endl;
}
private:
double fReal, fImag;
};
44
Sobrecarga de operadores (2)
• ... continuación del ejemplo.
• Otra forma de sobrecargar operadores: funciones globales.
Complejo c1(1, 1);
Complejo c2(2, 2);
Complejo c3(3, 3);
Complejo c4(5, 5);
c4 = c1 + ++c2 + c3++;
c4.Imprimir(); // fReal: 7; fImag: 7
c1 = c2 = c4;
c1.Imprimir(); // fReal: 7; fImag: 7
c1 = c2.operator+(c3);
c1.Imprimir(); // fReal: 11; fImag: 11
c1 = c2.operator++();
c1.Imprimir(); // fReal: 7; fImag: 7
c1 = c2.operator++(123);
c1.Imprimir(); // fReal: 131; fImag: 131
class Complejo {
public:
double DameReal () const { return fReal; }
double DameImag () const { return fImag; }
// ...
private:
double fReal, fImag;
};
45
Sobrecarga de operadores (3)
• ... continuación del ejemplo.
• Otra alternativa habría sido el uso de friends.
• Problema:
• Solución => Conversión de tipos + funciones globales.
Complejo operator+ (const Complejo& c1, const Complejo& c2)
{
return Complejo(c1.DameReal() + c2.DameReal(),
c1.DameImag() + c2.DameImag());
}
Complejo operator++ (const Complejo& c)
{
double real = c1.DameReal();
double imag = c1.DameImag();
return Complejo(++real, ++imag);
}
Complejo operator+ (Complejo& c, double d)
{
return Complejo(c.DameReal()+d, c.DameImag());
}
// ...
c3 = c3 + 1;
c3 = 1 + c3; // Error !
class Complejo {
public:
Complejo (double real, double imag=0) {
fReal = real; fImag = imag; }
// ...
};
46
Sobrecarga de operadores (y 4)
• Operador de conversión.
class X {
public:
// ...
operator int () { return i;}
private:
int i;
};
// ...
X x(4);
int i;
i = x;
47
Ejercicio
#ifndef _Vector_
#define _Vector_
#include
using namespace std;
class Vector {
public:
enum {kTamPorDefecto=10};
typedef int Elemento;
public:
Vector (unsigned int tamanho=Vector::kTamPorDefecto);
Vector (const Vector& vector);
~Vector ();
const Vector& operator= (const Vector& vector);
public:
Elemento& operator[] (unsigned int indice) const;
Vector operator+ (const Vector& vector) const;
Vector operator- (const Vector& vector) const;
Vector operator* (const Vector& vector) const;
Vector operator/ (const Vector& vector) const;
void Imprimir (ostream& salida) const;
unsigned int Tamanho () const;
private:
void CopiarDesde (const Vector& vector);
void Destruir ();
private:
unsigned int fTamanho;
Elemento* fDatos;
};
#endif
48
Plantillas (1)
• Definir una función que nos dé el mayor de dos números.
• Problema: ¿ y si queremos hacer lo mismo para otros tipos de
datos (inclusive clases definidas por nosotros) ?
• Solución: templates.
• Ahora es posible hacer ...
• Si se define una función no template con el mismo prototipo
que otra función template, tiene más prioridad la primera.
int DameElMayor (int x, int y)
{
if (x > y) {
return x;
} else {
return y;
}
}
template
Tipo DameElMayor (const Tipo& x, const Tipo& y)
{
if (x > y) {
return x;
} else {
return y;
}
}
double d1, d2, d3;
// ...
d3 = DameElMayor(d1, d2);
49
Plantillas (y 2)
• Las plantillas también se pueden aplicar a clases C++.
• Si se define una clase no template con la misma especificación
que otra clase template, tiene más prioridad la primera.
template
class Pila {
public:
// ...
void Insertar (const Elemento& elemento);
unsigned int Longitud () const;
private:
NodoPila
// ...
}
template
void Pila
{
// ...
}
template
unsigned int Pila
{
// ...
}
class Pila
50
Excepciones (1)
• Una excepción es una anomalía que sucede en un programa en
tiempo de ejecución.
• Idea general.
void FuncionA () throw (char*, ErrorRango, ErrorMemoria)
{
// ...
try {
// ...
FuncionB();
// ...
} catch (const char* cadena) {
// ...
} catch (const ErrorRango& err) {
// ...
} catch (const ErrorMemoria& err) {
// ...
} catch (...) {
throw;
}
}
void FuncionB () throw (char*, ErrorRango, ErrorMemoria)
{
// ...
if (error) {
throw ("No hay suficiente memoria");
}
// ...
}
51
Excepciones (2)
• Ejemplo:
class ExcepcionPila {
public:
enum Subcategoria { InsuficienteMemoria, EstaVacia,
_numeroDeSubCategorias};
public:
ExcepcionPila (Subcategoria s);
void Imprimir ();
private:
Subcategoria fSubcategoria;
static const char* fMensajes[_numeroDeSubCategorias];
};
const char* ExcepcionPila::fMensajes[
ExcepcionPila::_numeroDeSubCategorias] = {
"Insuficiente memoria", "Pila vacía"
};
ExcepcionPila::ExcepcionPila (Subcategoria s)
{
fSubcategoria = s;
}
void ExcepcionPila::Imprimir ()
{
cerr << fMensajes[fSubcategoria] << endl;
}
52
Excepciones (y 3)
• ... continuación del ejemplo.
• Si la excepción se captura, todos los objetos construidos en la
pila, se liberan automáticamente. Por tanto, es siempre recomendable
hacer uso del mecanismo de excepciones.
• Normalmente se define una jerarquía de excepciones.
template
void Pila
throw (ExcepcionPila)
{
// ...
if (noHayMemoria) {
throw ExcepcionPila(
ExcepcionPila::InsuficienteMemoria);
}
// ...
}
try {
pila.Insertar(elemento);
} catch (const ExcepcionPila& e) {
e.Imprimir();
} catch (...) {
cerr << "Excepción desconocida" << endl;
}
53
Ejercicio (1)
#ifndef _ExcepcionLibreria_
#define _ExcepcionLibreria_
class ExcepcionLibreria {
public:
virtual const char* DameElNombre() const;
};
class DivisionPorCero : public ExcepcionLibreria {
public:
virtual const char* DameElNombre() const;
};
class MemoriaInsuficiente : public ExcepcionLibreria {
public:
virtual const char* DameElNombre() const;
};
class IndiceFueraDeRango : public ExcepcionLibreria {
public:
virtual const char* DameElNombre() const;
};
class DistintaDimension : public ExcepcionLibreria {
public:
virtual const char* DameElNombre() const;
};
#endif
54
Ejercicio (y 2)
#ifndef _Vector_
#define _Vector_
#include
#include "ExcepcionLibreria.h"
using namespace std;
template
class Vector {
public:
enum {kTamPorDefecto=10};
public:
Vector (unsigned int tamanho=Vector
// throw (MemoriaInsuficiente)
Vector (const Vector
// throw (MemoriaInsuficiente)
~Vector ();
const Vector
const Vector
// throw (MemoriaInsuficiente)
public:
TipoElemento& operator[] (unsigned int indice) const;
// throw (IndiceFueraDeRango);
Vector
const Vector
// throw (DistintaDimension)
Vector
const Vector
// throw (DistintaDimension)
Vector
const Vector
// throw (DistintaDimension)
Vector
const Vector
// throw (DistintaDimension, DivisionPorCero);
void Imprimir (ostream& salida) const;
unsigned int Tamanho () const;
private:
void CopiarDesde (const Vector
// throw (MemoriaInsuficiente)
void Destruir ();
private:
unsigned int fTamanho;
TipoElemento* fDatos;
};
#include "Vector.cpp"
#endif
55
La librería estándar de C++
• Proporciona:
• string
• Entrada/salida por medio de streams
• Contenedores: vector, list, map, set, stack, queue, etc.
• Algoritmos: for_each, de comparación, de copia, operaciones
matemáticas, mezclado, de búsqueda, de ordenación, etc.
• Soporte análisis numérico: funciones matemáticas estándar, aritmética
de vectores, números complejos, etc.
• Es muy eficiente.
• Todos los componentes están definidos en el espacio de nombres
std.
• Ficheros cabecera.
•
- ,
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