Riepilogo Java C/C++
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Riepilogo Java C/C++

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  • Struttura di un programma C, paradigma procedurale, Case Sensitive
  • Struttura
  • A pointer in C is the address of something The unary operator `&' is used to produce the address of an object Pointers to pointers Pointers to functions
  • Vediamo ora nel dettaglio come scrivere delle classi che risolvono un problema. Ad esempio il classico problema di visualizzare forme geometriche e di manipolarle con una GUI. Abbiamo bisogno di varie forme geometriche: cerchi, rettangoli, esagoni, che si possano creare, distruggere, disegnare, muovere, ruotare etc. Non pretendiamo qui di presentare un’implementazione completa, ma di dare solo un’idea di come si possa ottenere un certo tipo di comportamento utilizzando la programmazione ad oggetti. Nel nostro esempio assumiamo l’esistenza di una libreria grafica di base non OO e una libreria di classi di geometria con punti, vettori in due dimensioni..
  • Qui vediamo la struttura essenziale di una classe e molti degli elementi sintattici di base: la dichiarazione di una classe con membri pubblici e privati costruttore, distruttore metodi inline metodi definiti in un’altra file attributi di tipo “built-in ” e di classe Color sarebbe un enumerator ma non si vede la dichiarazione.. come si istanzia un oggetto e come si invoca un suo metodo un loop “for” l’uso di operatori vari in un piccolo algoritmo l’uso di oggetti temporanei (che il compilatore può ottimizzare)
  • Repetita juvant!?!
  • Una semplice applicazione delle classi precedenti. Più dettagli sulla sintassi già vitsa in precedenza. Si vede l’allocazione sull’heap (ma non esplicitamente che new ritorna un puntatore) Viene anche introdotto un vettore STL e la sua sintassi di base (ripresa poi in dettaglio in seguito).
  • Rullo di tamburi…..
  • La chiave di volta della programmazione orientata ad oggetti: l'ereditarietà di un’interfaccia astratta per ottenere una gestione polimorfica degli oggetti. In “puro” OO la classe di base deve contenere solo metodi puramente virtuali e nessun attributo. Questo e’ ovviamente sempre possibile farlo. Solo pigrizia e una tendenza a cercare un’ottimizzazione precoce ci fanno implementare classi di base che contengono anche parte dell’implementazione comune.
  • Il punto più controverso dell’OO: l'ereditarietà pubblica dell’implementazione. In questo caso i puristi richiederebbero: Class CCShape : public virtual Shape {..}; Class Rectangle : private CCShape, public Shape {…}; ma per un corso introduttivo mi sembra veramente troppo!!! Posiamo l’attenzione su una delle tante trappole del C++: l’invocazione di metodi virtuali nel costruttore e distruttore della classe base.
  • The notation is the most apparent part of a method and in object orientation has been for a while the subject of almost religious wars. The process specifies the practices to be followed to develop a software product ensuring that it conforms to the specifications (user requirements) and it is free of defects. Processes can be very rigorous and formal (like for military applications) or almost not existing like in HEP. Here we will concentrate only on the technical aspects of a software process leaving the managerial aspects to some future discussion. A process for us will be a collection of suggested practices to succeed in the Analysis and Design of an Object Oriented Software System.
  • Object Oriented Design makes use also of many well known techniques which have been used successfully for many years such as entity-relationship models, functional decomposition and, why not, structural programming
  • The “Shape” example (used in the C++ course) in UML notation. We can see: Abstract classes (recognizable from the name in italics ), Arrows indicating inheritance, The notation used for aggregation with roles and cardinality, In some classes are shown the methods (lower part) and the attributes (higher part) with the symbols for private, protected and public. UML, compared with Booch, is less C++ oriented and thus many other properties, relevant to C++, can not be shown.
  • Another UML diagram: this time for the Trajectory surface package. We can directly compare the diagram with the C++ to better understand the semantics of the various symbols.
  • Class diagrams should not necessarily show all class and relationship in the software with all their details. They are intended to document particular aspects of the model architecture and design and therefore should contain only the details relevant to the part the designer wants to stress. This diagram is intended to describe the Plane class and onlly the details of the relationships among Plane and the classes which collaborate with it are shown
  • Sequence Diagrams are a powerful tool to describe the dynamic behavior of the model. Usually a Sequence Diagram is associated to a “scenario” Each participating object is represented by a vertical line Horizontal arrows shows messages send from one object to another. The sequence of the messages, an therefore the development of the scenario, is easily seen reading the diagram from top to bottom.
  • Object Collaboration Diagrams convey exactly the same information as Sequence Diagrams and there is indeed a one to one correspondence among the components of the two diagrams. The only difference is the focus: The Sequence diagram focuses on the temporal sequence of the messages while the OCD more on the collaboration among the various objects. My opinion is that using either one or the other is just a manner of personal taste although I find the sequence diagrams more clear and better matching the textual presentation of a scenario.
  • Codice della componente e della foglia. Si noti la “forward declaration” necessaria per implementare il puntatore di ritorno al genitore. In DaqLeaf introduciamo anche “explicit” per evitare la conversione implicita da float a DaqLeaf. E chiaro che il modello non e’ completo e l’implementazione si presta a molte critiche, ma questo e’ solo un esempio...
  • Qui vediamo dichiarazione e definizione del composito. Power() e’ inline per pura pigrizia. Tanto per cambiare faccio vedere il loop usando un while… si notino i typedef per “semplificare” la notazione seguente (in realtà sono utile per “esportare” pubblicamente begin() ed end(). Ma noi il visitor qui non lo facciamo e quindi non ne parliamo…)
  • Tutti le variabili e i metodi di una classe sono utilizzabili dai membri della classe. Per controllare l’accesso esistono 4 modificatori: Private – accessibili solo alla classe Protected – accessibili alla classe, alle sottoclassi e alle classi del package Public – accessibili a chi accede alla classe, quindi alle sottoclassi Senza modificatori sono accessibili esclusivamente dalle classi dello stesso package Dentro ad un pacchetto protected e la mancanza di modificatori si equivalgono, al di fuori del pacchetto il modificatore protected indica che la visibilità e’ legatta alla struttura gerarchica delle classi
  • Collections è una classe di metodi statici di modifica e adattamento dei vari oggetti collection. Le diverse implementazioni di map differiscono per l’ordinamento che restituiscono e per l’implementazione dalla quale dipende la complessità.
  • Si esegue il blocco_1. Qualora si verifichi un’eccezione del tipo elencata nella clausola catch, il controllo viene passato al blocco_2. L’identificatore dell’eccezione che si è verificata può essere utilizzata nel blocco_2 per invocare alcuni metodi che descrivono l’eccezione; ad esempio: getMessage(), toString() o printStackTrace().

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  • C/C++/JAVA Refresh rapido
  • Cominciamo col C
  • Struttura di un programma C /* This is a comment */ // This is a one-line comment # include <stdio.h> /* includes header files */ main() /* Must have a main function. First function { printf (&quot;Hello World!&quot;); /* stdio functions */ } View slide
  • Tipi
    • int - stores integers (-32767 to +32768)
    • unsigned int – 0 to 65535
    • char – holds 1 byte of data (-127 to 128)
    • unsigned char – holds 1 byte (0 to +255)
    • long – usually double int (signed)
    • unsigned long – positive double int
    • float – floating point variable
    • double – twice of a floating point variable
    View slide
  • printf
    • printf (“%d”,i);
    • Usual variable type Display
      • %c char single character
      • %d (%i) int signed integer
      • %e (%E) float or double exponential format
      • %f float or double signed decimal
      • %g (%G) float or double use %f or %e as required
      • %o int unsigned octal value
      • %p pointer address stored in pointer
      • %s array of char sequence of characters
      • %u int unsigned decimal
      • %x (%X) int unsigned hex value
  • Operatori
    • + addition
    • - subtraction
    • * multiplication
    • / division
    • % mod or remainder (e.g., 2%3 is 2), also called 'modulo'
    • << left-shift (e.g., i<<j is i shifted to the left by j bits)
    • >> right-shift
    • & bitwise AND
    • | bitwise OR
    • ^ bitwise exclusive-OR
    • && logical AND (returns 1 if both operands are non-zero; else 0)
    • || logical OR (returns 1 if either operand is non-zero; else 0)
    • < less than (e.g., i<j returns 1 if i is less than j)
    • > greater than
    • <= less than or equal
    • >= greater than or equal
    • == equals
    • != does not equal
  • Incremento e decremento
    • ++ Increment operator
    • -- Decrement Operator
    • k++ or k-- (Post-increment/decrement)
    • k = 5;
    • x = k++; // sets x to 5, then increments k to 6
    • ++k or --k (Pre-increment/decrement)
    • k = 5;
    • x = ++k; // increments k to 6 and then sets x to the
    • // resulting value, i.e., to 6
  • Funzioni e prototipi #include <stdio.h> int add1(int); void main() { int x; x=5; x=add1(x); printf(&quot;%d“,x); } int add1(int i) { int y; y=i+1; return (y); }
  • Operatori sui bit
    • << left shift
    • >> right shift
    • | bitwise OR
    • & bitwise AND
    • ^ bitwise XOR
    • ~ bitwise NOT
  • Tabella di “verità”
  • Esempio shifting
  • Condizionali
    • if (expression) statement
    • else statement
    • while (expression) statement
    • do statement while (expression)
    • for( initialization; expression; increment )
    • statement
    • switch (expression)
    • { case item1:
    • statement1;
    • break;
    • default:
    • statement;
    • break;
    • }
  • Array int x[10]; double y[15]; x[10]=10; char c[15];
  • Puntatori!!! int a, *b, c; // b is a pointer b = &a; // Store in b the address of a c = *b; // Store in c the value at // address b (i.e., a)
  • Puntatori a caratteri e array char *y; char x[100]; y = &x[0]; y = x; // Does the same as the line above *(y+1) gives x[1] *(y+i) gives x[i]
  • Ancora puntatori int x,y; int *p1,*p2; 1000 1004 1008 1012 x y p1 p2
  • Ancora puntatori(2) x=-42; y=163 1000 1004 1008 1012 x y p1 p2 -42 163
  • Ancora puntatori(3) p1=&x; p2=&y; 1000 1004 1008 1012 x y p1 p2 -42 163 1000 1004
  • Ancora puntatori(4) *p1=17; 1000 1004 1008 1012 x y p1 p2 17 163 1000 1004
  • Ancora puntatori(5) p1=p2; 1000 1004 1008 1012 x y p1 p2 17 163 1000 1004
  • Ancora puntatori(6)
    • Passaggio di parametri per riferimento
    • Aritmetica dei puntatori
    • malloc
    • free
  • Strutture struct emprec { char name[25]; int age; int pay; }; struct emprec employee; employee.age=32;
  • C++ extend C
    • Le classi, con funzioni virtuali ed ereditarietà multipla
    • Le eccezioni
    • Le variabili di riferimento
    • I namespace
    • I template di classe
    • I template di funzione
    • La libreria di ingresso/uscita
    • La libreria per gestire stringhe
    • La libreria per gestire contenitori
  • Introduzione al C++ e alla programmazione ad oggetti
  • Introduzione
    • Le due componenti principali dei programmi:
      • Algoritmi : l’insieme delle istruzioni che svolgono un particolare compito
      • Dati : ciò su cui gli algoritmi agiscono per produrre una soluzione unica
    • La relazione fra queste componenti definisce il paradigma di programmazione
      • Programmazione procedurale : problemi modellati dagli algoritmi. Dati immagazzinati in aree comuni o passate agli algoritmi
      • Programmazione ad oggetti : problemi modellati dalle relazioni fra tipi di dati astratti ( ADT, Abstract Data Types ), chiamati generalmente oggetti
  • Il rapporto Dato-Algoritmo Linguaggio Bits Bits macchina Programmazione Dati Algoritmi Livello di astrazione Assemblers Symbolic Op-code Words Compilatori Variables & Statements Types Linguaggi Data Subroutines strutturati structures Ada (Modula) Abstract Packages Data Types (Modules) Object Oriented Objects Objects
  • Cos’è un oggetto ?
    • Né più né meno di quello che potreste trovare scritto in un vocabolario…
      • Un oggetto è un’entità che si possa immaginare dotata di determinate caratteristiche e funzionalità .
    • Lo stato di un oggetto è rappresentato da dati che ne descrivono le caratteristiche in un certo istante
    • Le funzionalità di un oggetto sono le operazioni che può svolgere quando glie lo si richiede (cioè quando riceve un messaggio )
    • Nella nostra vita quotidiana siamo molto più abituati a ragionare per oggetti che non in modo strutturato!
  • Un esempio...
  • Soldato
  • … cos’è un oggetto :
    • Un insieme di dati e funzioni:
    Funzione Funzione Funzione Codice funzione Codice funzione Codice funzione Dato Dato Dato
  • Incapsulazione
    • Netta divisione fra interfaccia e implementazione
    • Da fuori si vede solo l’interfaccia che definisce i messaggi accettati dall’oggetto
    • I dettagli dell’implementazione (dati e codice delle funzioni) sono invisibili dall’esterno
    • Ogni oggetto ha in se tutto ciò che gli serve per rispondere alle chiamate (o deve sapere a chi chiedere…)
    • Il confinamento di informazioni e funzionalità in oggetti permette livelli maggiori di astrazione e semplifica la gestione di sistemi complessi.
  • Approccio OO
    • Sono le strutture di dati che svolgono le azioni, non le subroutines
    • Il lavoro è svolto dal server , non dal client
    • “ Cos’ è?” “Com’ è fatto?”
    •  Data Oriented
    • “ Cosa può fare per me?”
    •  Object Oriented
  • Perché programmare per oggetti ?
    • Programmare per oggetti non velocizza l’esecuzione dei programmi...
    • Programmare per oggetti non ottimizza l’uso della memoria...
    • E allora perchè programmare per oggetti ?
    • Programmare per oggetti facilita la progettazione e il mantenimento di sistemi software molto complessi!
  • Caratteristiche del software non mantenibile
    • Rigidità
      • non può essere cambiato con faciltà
      • non può essere stimato l’impatto di una modifica
    • Fragilità
      • una modifica singola causa una cascata di modifiche successive
      • i bachi sorgono in aree concettualmente separate dalle aree dove sono avvenute le modifiche
    • Non riusabilità
      • esistono molte interdipendenze, quindi non è possibile estrarre parti che potrebbero essere comuni
  • Programmazione ad oggetti
    • La programmazione ad oggetti, attraverso l’ incapsulazione , consente di:
      • ridurre la dipendenza del codice di alto livello dalla rappresentazione dei dati
      • riutilizzare del codice di alto livello
      • sviluppare moduli indipendenti l’uno dall’altro
      • avere codice utente che dipende dalle interfacce ma non dall’implementazione
  • C++ e Object Orientation
    • Il C++ può essere usato come linguaggio procedurale o per programmazione ad oggetti
    • Object Orientation implementata attraverso il concetto di classe
    • Prima di affrontare il problema della programmazione OO con C++ dobbiamo:
      • capire dove la programmazione procedurale fallisce
      • affrontare la sintassi del C++
  • Programmazione procedurale
    • Esempio: cinematica relativistica
    COMMON /MYDATA/ P1(4), P2(4), + P3(4), P4(4) REAL P1(4), P2(4), P3(4), P4(4) COSTHETA12 = (P1(1)*P2(1) + P1(2)*P2(2) + + P1(3)*P2(3))/... COSTHETA13 = (P1(1)*P3(1) + P1(2)*P3(2) + + P1(3)*P3(3))/... COSTHETA14 = (P1(1)*P4(1) + P1(2)*P4(2) + + P1(3)*P4(3))/... FUNCTION COSTHETA(P1, P2) REAL P1(4), P2(4) COSTHETA = (P1(1)*P2(1) + P1(2)*P2(2) + + P1(3)*P2(3))/... END COMMON /MYDATA/ P1(4), P2(4), + P3(4), P4(4) REAL P1(4), P2(4), P3(4), P4(4) COSTHETA12 = COSTHETA(P1, P2) COSTHETA13 = COSTHETA(P1, P3) COSTHETA14 = COSTHETA(P1, P4) Idea: perché non usare una function?
  • Evoluzione del codice
    • Se cambia il formato del common block?
    COMMON /MYDATA/ P1(4), P2(4), P3(4), P4(4) COMMON /MYDATA/ P(4), E(4), THETA(4), PHI(4)
    • Bisogna cambiare la funzione (gli argomenti sono diversi)
    COMMON /MYDATA/ P(4), E(4), + THETA(4), PHI(4) COSTHETA12 = COSTHETA1(THETA(1),THETA(2), + PHI(1), PHI(2)) COSTHETA13 = COSTHETA1(THETA(1),THETA(3), + PHI(1), PHI(3)) COSTHETA14 = COSTHETA1(THETA(1),THETA(4), + PHI(1), PHI(4)) FUNCTION COSTHETA1(THETA1, THETA2, + PHI1, PHI2) COSTHETA1 = SIN(THETA1)*SIN(THETA2) * + COS(PHI1-PHI2) + COS(THETA1)*COS(THETA2) END
    • ...e il codice!
  • Il concetto di dipendenza
    • Nell’esempio precedente il codice di analisi (“ alto livello ”) dipende dai dettagli della struttura dati (“ basso livello ”).
    COMMON /MYDATA/ P1(4), P2(4), + P3(4), P4(4) COSTHETA12 = COSTHETA(P1, P2) COSTHETA13 = COSTHETA(P1, P3) COSTHETA14 = COSTHETA(P1, P4 ) FUNCTION COSTHETA(P1, P2) REAL P1(4), P2(4) COSTHETA = (P1(1)*P2(1) + P1(2)*P2(2) + + P1(3)*P2(3))/... END COSTHETA dipende dalla struttura dei dati P1 e P2 Il codice di analisi dipende dalla struttura del common block MYDATA
  • OO riduce le dipendenze!
    • Riduce la dipendenza del codice di alto livello dalla rappresentazione dei dati Permette il riutilizzo del codice di alto livello
    • Nasconde i dettagli di implementazione Supporta tipi di dati astratti ( vedere seguito  ... )
  • Sintassi: FORTRAN vs C / C++
    • Struttura del programma
    PROGRAM TEST C esempio di programma ... END int main() { // esempio di programma ... return 0; // fine } INTEGER I INTEGER*4 J REAL X REAL*8 D int i; long j; float x; double d; In C/C++ non è necessario un particolare formato il codice spazi... Il C/C++ è case sensitive Istruzioni separate da “;”
  • Il main program
    • Ogni programma in C++ , per essere eseguibile, deve contenere una funzione main() da cui l’esecuzione comincerà
    • main() deve avere un tipo (decidere quale è compito del programmatore). Regola generale è che main() ritorni un intero, a significare il return code dell’applicazione
    int main() { // il piu` semplice programma in C++ return 0; }
  • I/O: lettura e scrittura
    • Non esiste nel C++ nativo. Si usa: iostream
      • Gli operatori << e >> sono usati per definire la direzione del flusso
      • cin , cout e cerr rappresentano lo standard input, output e error del programma
    #include <iostream> int main() { return 0; } direttiva al preprocessore end of line #include <iostream> cout << “Hello, world !” << endl;
  • Commenti
    • Esistono due tipi di commento in C++
      • inline:
      • multiline (come in C ):
      • I due tipi possono essere usati indifferentemente, ma si raccomanda di usare l’inline (più semplice e meno ambiguo)
    const int Ntries; // questo e` un commento inline // il resto della linea e’ trattato come un commento const int Ntries; /* questo e` un commento multiline: tutto viene trattato come un commento fino a quando il commento stesso non viene chiuso con uno */
  • Tipi predefiniti in C++
    • Sono definiti una serie di tipi numerici che permettono di rappresentare numeri interi, reali e caratteri
      • char (un solo byte) viene normalmente usato per rappresentare interi inferiori a 256
      • stringhe e numeri complessi sono implementati come tipi derivati
    int intero in singola precisione long intero in doppia precisione float reale in singola precisione double reale in doppia precisione long double reale in precisione estesa unsigned int intero senza segno unsigned double reale senza segno in doppia precisione char carattere singolo bool variabili logiche
  • Tipi predefiniti in C++ (2) 123 123 0x123 interi costanti , decimale, ottale, esadecimale 123l 123u interi, long, unsigned ‘ A’ ‘1’ ‘ ’ caratteri, tab 3.14f 3.1415 3.1415L float, double, long double 300e-2 .03e2 30e-1 double, notazione esponenziale “ Nome” stringa costante true false boolean Esempi di costanti ‘ a’ alert ‘ backslash ‘ ’ backspace ‘ ’ carriage return ‘ ”’ double quote ‘ f’ form feed ‘ ’ tab ‘ ’ newline ‘ ’ carattere nullo ‘ ’’ single quote ‘ v’ vertical tab ‘ 101’ 101 ottale, ‘A’ ‘ x041’ esadecimale, ‘A’ Costanti carattere “” stringa nulla (‘’) “ nome” ‘n’ ‘o’ ‘m’ ‘e’ ‘’ “ una ”stringa”” stampa: una “stringa” “ una stringa un alla fine della linea su piu` linee” per continuare la stringa Stringhe costanti
  • Tipi predefiniti in C++ (3) char [1] int [1] bool short [1] long [1] float double long double 8 16 16 16 32 32 64 64 8 32 32 16 32 32 64 128 8 32 32 16 64 32 64 128 OS 16 bit OS 32 bit OS 64 bit [1] Può essere unsigned
  • Identificatori
    • Un identificatore è composto da uno o più caratteri
    • Il primo carattere deve essere una lettera o un underscore. Caratteri successivi possono essere lettere, numeri o underscore
    • Non c’ è un limite in lunghezza, anche se alcuni sistemi si limitano a considerare i primi 31 caratteri
    • Gli identificatori che iniziano con un doppio underscore o con un underscore e una lettera maiuscola sono riservati ad usi di sistema
    • C++ e` case sensitive!
    const int Ntries; double _attempts; double 2A; // errore!
  • Keywords
    • Alcuni identificatori sono esplicitamente riservati al sistema (hanno un preciso significato in C++ ) e non possono essere usati
    asm else operator throw auto enum private true bool explicit protected try break extern public typedef case false register typeid catch float reinterpret_cast typename char for return union class friend short unsigned const goto signed using const_cast if sizeof virtual continue inline static void default int static_cast volatile delete long struct wchar_t do mutable switch while double namespace template dynamic_cast new this keyword
  • const
    • La keyword const viene utilizzata per dichiarare un oggetto costante
    • In C le costanti vengono normalmente dichiarate usando il preprocessore
      • in questo caso N e` una costante senza tipo ed il preprocessore sostituisce N ovunque lo trovi nel programma, senza rispettare le regole di scope ( da evitare )
    #define N 100 const int N=100; N non puo` essere cambiato double w[N]; N usato come per dimensionare un vettore const int vect[5]= le componenti di vect non {10,20,30,40,50}; possono essere cambiate Esempi di const
  • Dichiarazione
    • Le dichiarazioni associano un significato ad un identificatore
    • in C++ ogni cosa deve essere dichiarata per poter essere usata
    • Una dichiarazione è spesso anche una definizione. Per variabili semplici questo consiste nell’associare un valore alla variabile al momento della dichiarazione
    const int i; // la variabile i double max(double r1,double r2); // la funzione max const double pi=3.1415926; // definizione double max(double r1, double r2) { // dichiarazione return (r1>r2) ? r1: r2; // definizione di max }
  • typedef
    • L’istruzione typedef viene utilizzata per creare un alias per tipi esistenti
    • typedef NON può essere usato per implementare nuovi tipi, ma solo per definire un alias
    typedef int INTEGER; // per i nostalgici del fortran typedef int BOOLEAN; // usato prima che bool venisse // implementato typedef void (*ptr_f)(); // ptr_f e` un puntatore ad una // procedura (subroutine) typedef mela frutto; // compila soltanto se mela // e` gia` stata definita
  • Enumeratori
    • In C++ sono supportati tipi definiti dall’utente
    enum Color { red, green, blue }; Color screenColor = blue; Color windorColor = red; int n = blue; // valido Color c = 1; // errore enum Seme { cuori, picche, quadri, fiori };
  • Scope
    • Le variabili possono essere dichiarate e definite quasi ovunque in un programma in C++
    • la visibilità ( scope ) di una variabile dipende da dove la variabile è stata dichiarata
    int func() { … const int n=50; // function scope for (int i=0;i<100;i++) // i e` locale { double r; // r e` locale ... } cout<<“n “<< n <<endl; // OK cout<<“i “<< i <<endl; // errore! Ma... cout<<“r “<< r <<endl; // errore! … }
  • Scope (2)
    • Attenzione! La stessa variabile può essere ri-dichiarata (con visibilità diversa). Questo è da evitare (se possibile) per non rendere il programma oscuro e a rischio di errore!
    int i; // file (global) scope int func() { int i=50; // function scope, nasconde // la i a file scope for (int i=0;i<100;i++) // block scope. Nasconde // la i a function scope { int i; // questo e` un errore... ... } cout<<“i “<< i <<“ “<< :: i <<endl; ... } Scope resolution operator
  • namespace
    • Funzioni e variabili definite a global scope sono visibili dappertutto in un programma in C++
      • Per evitare che funzioni diverse (definite in librerie diverse) con lo stesso nome possano interferire ( name clash ), C++ implementa il concetto di namespace, che introduce un ulteriore, più alto livello di scope
    namespace mynames { int i; // la mia dichiarazione di i float max(float, float); // la mia dichiarazione di max } float mynames::max(float a, float b) // implementazione della { // funzione max appartenente return (a>b) ? a : b; // al namespace mynames }
  • namespace (2)
    • Per utilizzare variabili e funzioni racchiuse in un namespace si può:
      • o accedere all’intero namespace
      • oppure accedere alla singola variabile o funzione
      • oppure dichiarare la singola funzione
    using namespace mynames; ... float r = max (2.1f, 5.3f); float r = mynames::max (2.1f, 5.3f); using mynames::max; ... float r = max (2.1f, 5.3f);
  • Operatori -i +w piu` e meno unari a*b a/b i%2 moltiplicazione, divisione, modulo a+b a-b addizione e sottrazione binarie a=3; assegnazione Espressioni Aritmetiche Commento k = ++j; j=j+1; k=j; k = j++; k=j; j=j+1; k = --j; j=j-1; k=j; k = j--; k=j; j=j-1; Auto-incremento Espressione e decremento ~i; Complemento bit a bit i&j; AND bit a bit i|j OR bit a bit i^j XOR bit a bit i<<n shift a sinistra di n pos. i>>n shift a destra di n pos. bit-wise significato < minore di .LT. > maggiore di .GT. <= minore o uguale .LE. >= maggiore o uguale .GE. == uguale .EQ. != diverso .NE. ! Negazione unaria .NOT. && and logico .AND. || or logico .OR. Operatori relazionali Fortran
  • Espressioni di assegnazione
    • Le espressioni di assegnazione sono valutate da destra a sinistra
    • Le assegnazioni multiple sono permesse
    • alcuni operatori di assegnazione combinano assegnazione ed altri operatori
    • Assegnazioni possono essere fatte all’interno di espressioni aritmetiche
    a = j++; j viene incrementato ed il risultato assegnato ad a a = b = c = d = 100; a *= b; // equivale ad a = a*b; a -= b; // equivale ad a = a-b; a = b + ( c = 3 ); // equivale a c=3; a=b+c;
  • Statements vuoto ; espressione j=j+k; composto { . . . . } usato in funzioni, if.. Costituisce un blocco goto goto label; da non usarsi if if (p==0) cerr<<“error”; un solo branch if-else if (x==y) cout<<“the same”; else cout<<“different”; due branch for for (j=0;j<n;j++) le dichiarazioni sono a[j]=0; permesse while while (i != j) 0 o piu` iterazioni i++; do-while do y=y-1; 1 o piu` iterazioni while (y>0); break break; esce dal blocco continue continue; prossima iterazione Statement C++ commenti
  • Statements (2) switch switch (s) { case 1: si deve usare break per ++i; evitare di cadere nei case 2: casi successivi e --i; aggiungere un caso di default: default alla fine della ++j; lista }; dichiarazione int i=7; in un blocco, file o namespace try try {. . . .} usato per trattare le eccezioni label error: cerr<<“Error!”; usato con goto return return x*x*x; valore di ritorno di una funzione Statement C++ commenti
  • Statement composti
    • Uno statement composto in è costituito da una serie di statement contenuti fra parentesi graffe
    • Usato normalmente per raggruppare istruzioni in un blocco ( if , for , while , do-while , etc.)
    • Il corpo di una funzione è sempre uno statement composto
    • La dichiarazione di una variabile può avvenire ovunque all’interno di un blocco, in questo caso lo scope della variabile sarà il blocco stesso
    • Ovunque si possa usare uno statement singolo si può definire un blocco
  • if
    • Attenzione all’uso di = e ==
    • Nel dubbio, usare sempre un blocco…
    • Attenzione agli else!
    if (i = 1) // questo e` sempre vero!!! {. . . .} if (i != 0) // possibile divisione per 0 a++; // mancano delle {}? a/=i; if (i == 0) // possibile divisione per 0 if (a<0) { cerr<<“a e` negativo!”; } else b=a/i;
  • while e do-while
    • La forma generale di un while è :
    • Lo statement verrà eseguito fino a quando la condizione verrà verificata ( true ). A seconda del volore della condizione, lo statement verrà eseguito zero o più volte
    • la sintassi di un do-while è invece:
    • Lo statement verrà quindi eseguito almeno una volta
    while ( condizione ) statement; do statement; while (condizione);
  • break e continue
    • break e continue sono utilizzati nei loop per saltare alla fine del loop o fuori dal loop stesso
    • break e continue possono solamente essere utilizzati nel corpo di un for , while o do-while . break e` anche usato negli switch
    int i,n=0; int a[100]; cin>>i; // leggo il valore di i while (1) // loop infinito { if (i<0) break; if (n>=100) continue; a[n]=i; n++; // continue salta qui } // break salta qui
  • switch
    • Lo switch è uno statement condizionale che generalizza lo if-else
    • lo statement è generalmente composito e consiste di diversi case e, opzionalmente, di un default
    switch (condizione) (statement); switch (n) { case 0: cout<<“ n e` nullo”<<endl; break; case 1: case 3: case 5: case 7: case 9: cout<<“ n e` dispari”<<endl; break; case 2: case 4: case 6: case 8: case 10: cout<<“ n e` pari”<<endl; break; default: cout<<“ n non e` compreso tra 0 e 10”<<endl; }
  • switch (2)
    • Non si puo` dichiarare una variabile in uno dei case
    • … ma si puo` creare una variabile locale definendo uno statement composto...
    switch (k) { case 0: int j=0; // Illegale! Errore! . . . case 1: . . . } switch (k) { case 0: { int j=0; // OK, questo compila . . . } case 1: . . . }
  • L’operatore ?
    • L’operatore ? e` l’unico esempio di operatore ternario in C++
      • Equivale a:
      • Esempio:
    expr1 ? expr2 : expr3; double max(double a, double b) { double max = (a>b) ? a : b; return max; } if(expr1) expr2; else expr3;
  • Sintassi: FORTRAN vs C / C++
    • Controllo di flusso del programma
    DO I = 1, 10 . . . ENDDO IF (I.EQ.10 .AND. J.GT.4 .OR. X) THEN . . . ENDIF DO WHILE(X .NE. 5) . . . ENDDO for (i = 1; i <= 10; i++) { . . . } if (i == 10 && j > 4 || x) { . . . } while( x != 5 ) { . . . }
  • Funzioni matematiche
    • In C++ non esistono funzioni predefinite
    int main() { return 0; } cmath.h definisce sin , cos , ... { double r, theta, phi; #include <iostream> cin >> r >> theta >> phi ; #include <cmath> double x = r * sin ( theta ) * sin ( phi ); double y = r * sin ( theta ) * cos ( phi ); double z = r * cos ( theta ); cout << x << “, “ << y << “, “ << z << endl;
    • Potenze: pow(b,exp) (non si può usare ** )
  • Array
    • Sono supportati gli array di dimensione fissa
    int main() { int x [ 10 ] ; for ( int i = 0; i < 10, i++ ) x [i] = 0; double m [5][5] ; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) for ( int j = 0; j < 5; j++ ) m [i][j] = i * j; return 0; }
    • L’indice va da 0 a n-1 . Usare un indice maggiore di n-1 può causare un crash .
    int x[] = { 1, 2, 3, 4 }; char[] t = { ‘C’ , ‘i’ , ‘a’ , ‘o’ , ‘’ }; char[] s = “Ciao” ; int m[2][3] = { {11, 12, 13}, {21, 22, 23} };
    • Inizializzazione:
  • Esempio con gli arrays
    • Moltiplicazione fra matrici:
    int main() { const int DIM=3; float m[DIM][DIM], m1[DIM][DIM], m2[DIM][DIM]; // Assumiamo che m1 ed m2 vengano riempiti qui... // Moltiplicazione: for (int i=0; i<DIM; i++) { for (int j=0; j<DIM; j++) { float sum=0; for (int k=0; k<DIM; k++) sum += m1[i][k] * m2[k][j]; m[i][j] = sum; } } return 0; }
  • Puntatori
    • Riferimento ad una locazione di memoria
    12 24 0x7b03a928 int main() { int j = 12; return 0; } int * ptr = & j; #include <iostream> cout << * ptr << endl; j = 24; cout << * ptr << endl; cout << ptr << endl; indirizzo di memoria j 12 ptr 24
  • Puntatori
    • Puntatore nullo
    #include <iostream> int main() { int j = 12; int *ptr = 0; cout << *ptr << endl; // crash ! return 0; } Segmentation violation (core dumped) j 12 ptr
  • Puntatori e array
    • In C gli array sono trattati come puntatori
    int main() { float x[5]; int j; for (j = 0; j < 5; j++) x[j] = 0; float *ptr = x; *ptr = 1.5; // x[0] = 1.5 *(ptr+1) = 2.5; // x[1] = 2.5 *(ptr+3) = 3.5; // x[3] = 3.5 } x X[0] 1.5 X[1] X[2] X[3] X[4] 2.5 0.0 3.5 0.0 X+1 X+3
  • Puntatori: allocazione dinamica
    • Riferimento ad una locazione di memoria
    #include <iostream> int main() { int *ptr = new int; *ptr = 12; cout << *ptr << endl; delete ptr; return 0; }
    • Attenzione:
      • Non usare delete fa accumulare locazioni di memoria inutilizzate ( memory leak )
      • Utilizzare puntatori prima del new o dopo il delete causa il crash del programma
    12 ptr
  • Puntatori: allocazione dinamica
    • Riferimento a più locazioni di memoria
    #include <iostream> int main() { int *ptr = new int[3]; ptr[0] = 10; ptr[1] = 11; ptr[2] = 12 delete [] ptr; return 0; } 10 ptr 11 12
  • new e delete
    • Gli operatori new and delete vengono utilizzati per allocazione/deallocazione di memoria dinamica
      • la memoria dinamica ( heap ), è un’area di memoria libera provvista dal sistema per quegli oggetti la cui durata di vita è sotto il controllo del programmatore
    • new riserva la quantità necessaria di memoria richiesta e ritorna l’indirizzo di quest’area
    int *i=new int; alloca un intero, returna il puntatore char *c=new char [ 100 ] ; alloca un array (stringa) di 100 caratteri int *i=new int ( 99 ) ; alloca un intero e lo inizializza a 99 char *c=new char ( ‘c’ ) ; alloca un carattere inizializzato a c int *j=new int[n][4]; alloca un array di puntatori ad intero operatore new commenti
  • new e delete (2)
    • L’operatore delete è usato per restituire una certa area di memoria (allocata con new ) allo heap
    • Ogni oggetto allocato con new deve essere distrutto con delete se non viene piu` utilizzato, altrimenti l’area di memoria che esso occupata non potra` piu` essere ri-allocata ( memory leak )
    • L’argomento di delete è tipicamente un puntatore inizializzato preventivamente con new
    delete ptr; distrugge un puntatore ad un oggetto delete p[i]; distrugge l’oggetto p[i] delete [] p; distrugge ogni oggetto di tipo p operatore delete commenti
  • new e delete (3)
    • Attenzione
      • la dimensione dello heap non e` infinita
      • l’allocazione con new può fallire, nel qual caso new restituisce un puntatore nullo o suscita un’eccezione. Nel caso di allocazione di memoria importante bisogna verificare che l’operazione abbia avuto successo prima di usare il puntatore
      • ogni oggetto creato con new deve essere distrutto con delete , ogni oggetto creato con new [] deve essere distrutto con delete [] , queste forme NON sono intercambiabili
  • Regole di conversione e cast
    • In C++ esistono conversioni esplicite ed implicite.
      • Le conversioni implicite (e.g. int  float ) nelle espressioni aritmetiche, nel passare i parametri ad una funzione o nel ritornare un valore da una funzione rendono il meccanismo di conversione molto conveniente ma anche potenzialmente pericoloso (errori a run time)
    • char, short e bool vengono promossi ad int
    • Tipi interi che non possono essere rappresentati con un int vengono promossi a unsigned
    • In una espressione di tipo misto, gli operandi di ordine inferiore vengono promossi all’ordine superiore secondo la gerarchia:
        • int<unsigned<long<unsigned long<float<double<long double
    • bool e` un tipo intero, con true che viene promosso a 1 e false a 0
    Conversioni implicite
  • Regole di conversione e cast (2)
    • Ogni genere di puntatore può essere convertito in un puntatore generico a void
    • Al contrario di quanto avviene in C , un puntatore generico non è compatibile con un puntatore di tipo arbitrario ma richiede un cast esplicito
    • Ogni puntatore puo` essere inizializzato a 0 senza bisogno di un cast esplicito.
    • In C++ usare 0 e non NULL per i puntatori!
    char *ch; void *generic_p; . . . generic_p=ch; // OK, char* va in void* ch=generic_p; // OK in C, illegale in C++ ch=(char *)generic_p; // OK, C e C++ arcaico
  • Casting in ANSI C++
    • Data la complessità delle operazioni di casting in C++ nuovi operatori di casting sono stati aggiunti a quelli già esistenti in C
    • Esiste anche un dynamic_cast , utilizzato per riconoscere il tipo di un oggetto a run-time (RTTI)
    x=(float) i; cast in C++ - notazione C x=float(i); cast in C++, notazione funzionale x=static_cast<float>(i); ANSI C++ - raccomandato i=reinterpret_cast<int>(&x) ANSI C++, non portabile e system dependent func(const_cast<int>(c_var)) dove C_var e` una variabile dichiarata const. Usato per eliminare la “ const-ness” per chiamare func Cast commenti
  • Funzioni
    • In C++ le funzioni sono caratterizzate da un nome, dal tipo della variabile ritornata e da una lista di parametri (opzionali)
    • La lista dei parametri (anche se vuota) deve essere esplicitata
    • Il valore ritornato deve essere compatibile, a meno di conversione esplicita, con il tipo della funzione
    Valore di ritorno double max( double a, double b) { return (a>b) ? a : b; } Tipo ritornato Parametri Corpo della funzione
  • Funzioni (2) funzione double cube(double x) parametri passati { return x*x*x; } “by value” procedura void pr_square(int i) subroutine, non si { cout<<i*I<<endl; } usa return senza argomenti void hello () puo` anche essere { cout<<“Hello”<<endl; } void hello(void) argomenti passati void swap(int& i,int& j) i e j hanno i loro per riferimento { int t=i; i=j; j=t; } valori scambiati variabile int scanf(const char, … ) chiamata con un qualsiasi numero di argomenti inline inline double cube(int x) codice inline argomenti di int power(int i, int n=2) il 2do argomento default puo` essere tralasciato Tipo di dichiarazione C++ commenti
  • Prototipi delle funzioni
    • Prima di essere usata, una funzione deve essere dichiarata (nel file che la usa)
    • I prototipi rendono le funzioni in C++ “ type safe ”, nel senso che i valori reali degli argomenti vengono all’occorrenza convertiti nei tipi formali specificati dal prototipo
    Prototipo di max (normalmente in max.h ) #include <iostream> double max(double, double); int main() { double m = max(1, 3); cout<<“Il massimo e` “<<m<<endl; return 0; } main.cc double max (double a, double b) { return (a>b) ? a : b; } max.cc
  • Call-by-Reference
    • L’uso dei riferimenti permette ad una funzione di modificare il valore dei suoi argomenti
      • Per ragioni di efficenza, oggetti di grandi dimensioni (in termini di memoria) vengono normalmente passati “ by reference ”.
      • Per evitare che possano essere modificati dalla funzione, il riferimento viene definito const
    bool greater(int& i, int& j) { // se i>j scambia i e j if (i>j) { int temp=i; i=j; j=temp; return true; } else return false; } Argomenti passati “by reference” possono essere modificati dalla funzione stessa
  • Funzioni inline
    • La keyword inline suggerisce al compilatore che ogni chiamata alla funzione deve essere convertita in codice eseguibile (la definizione della funzione viene sostituita alla chiamata dovunque nell codice)
    • Le funzioni inline vengono usate per ragioni di efficienza e (per non sovraccaricare il compilatore) devono essere semplici
    • Il compilatore può decidere autonomamente (per esempio se la funzione è troppo lunga) di ignorare la direttiva inline
  • Argomenti di default
    • Ad ogni parametro di una funzione può essere assegnato un valore di default . Questo permette di chiamare la funzione tralasciando quei parametri il cui valore di default risulta appropriato
    • Solo ai parametri più a destra nella calling sequence può essere dato un default.
    Argomento di default int pow(int , int); int main() { int r=3; int a1=pow(3,3); // a1=27 int a2=pow(3); // a2=9 return 0; } main.cc int pow (int a, int k=2) { if (k==2) return a*a; else return a*pow(a, k-1); } pow.cc
  • Overloading
    • Funzioni diverse possono avere lo stesso nome
    • La funzione che viene chiamata è scelta dal compilatore in base al tipo di ritorno ed al numero e tipo degli argomenti
    double average_array(const int a[], int size) { int sum=0; for (int i=0;i<size;i++) sum+=a[i]; return double( sum ) /size; } double average_array(const double a[], int size) { double sum=0; for (int i=0;i<size;i++) sum+=a[i]; return sum/size; } average_array.cc
  • Overloading (2)
    • La lista dei tipi degli argomenti di una funzione è chiamata signature
    • Il tipo ritornato dalla funzione non fa parte della signature, mentre il numero e l’ordine degli argomenti è cruciale
    void print(int i=0) {. . .} // (1) void print(int i, double x) {. . .} // (2) void print(double y, int i) {. . .} // (3) . . . print(‘A’); // ‘A’ e` convertito a int, chiama (1) print(str[]); // errore! Non e` possibile una conversione print(15,9); // errore! Ambiguita` fra (2) e (3) print(15,9.); // OK, chiama (2) print(); // OK, chiama (1) con il default
  • L’algoritmo di selezione
    • L’utente può sempre utilizzare una conversione forzata ( type cast ) per ottenere una corrispondenza
    • Il compilatore segnala tutti i casi in cui esiste ambiguità
    Ricerca della corrispondenza esatta Promozioni standard degli argomenti Conversioni standard dei tipi Conversioni definite dall’utente Corrispondenza con l’ellipsi (…) int  long int  float traccia  int I tentativi del compilatore
  • Funzioni esterne
    • Si possono chiamare funzioni FORTRAN da C++:
    • SUBROUTINE HBOOK1(ID, TITLE, NBIN, MIN, MAX, OPT)
    • SUBROUTINE HFILL(ID,X, Y, WEIGHT)
    • extern “C” void hbook1_(int&, char*, int&, float&, float&, float&, int );
    • extern “C” void hfill_(int&, float&, float&, float&);
    • ...
    • hbook1_( 100 , title, ……) // BUS ERROR!!! (il FORTRAN passa
    • // sempre “by-reference”
    • int id=100;
    • hbook1_(id, title, ……) // OK!
  • Parametri del programma
    • Dotando main() di una lista di argomenti, è possibile avere accesso ai parametri passati dalla command line:
    • argc è il numero di parametri passati dalla command line (sempre almeno 1, il nome del programma) mentre il vettore di stringhe argv contiene ogni singolo parametro
    #include <iostream.h> int main(int argc, char *argv[]) { cout<<“ argc e`: “<<argc<<endl; cout<<“ il nome dell’eseguibile e` “<<*argv<<endl; for (int i=1; i<argc; i++) cout<<“Argomento #”<<i<<“ = “<<*(argv+i)<<endl; return 0; }
  • Parametri del programma (2)
    • Lanciato con il comando
      • prompt> mytest questo e un test
    • il programma produrra` il seguente output:
      • argc e` : 5
      • il nome dell’eseguibile e`/user/andrea/myprogram
      • Argomento #1 = questo
      • Argomento #2 = e
      • Argomento #3 = un
      • Argomento #4 = test
  • Organizzazione dei files
    • Normalmente, le dichiarazioni delle interfacce e le specifiche sono separate dall’implementazione
      • header files ( .h o .hh )
        • inclusi nei file sorgente utilizzando direttive del precompilatore
        • non contengono codice eseguibile (con l’eccezione delle definizioni delle funzioni inline)
        • non devono essere inclusi piu` di una volta, per evitare problemi con il linker
    #include <iostream.h> #ifndef MyHeader_H #define MyHeader_H // dichiarazioni … .. #endif
  • Organizzazione dei files (2)
      • Files sorgente ( .C , .cxx , .cpp , .cc )
        • contengono l’implementazione di funzioni e metodi
        • codice eseguibile
        • includono gli header files utilizzando le direttive del preprocessore
        • vengono compilati
      • Funzioni inline ( .icc )
        • La definizione di una funzione inline deve essere visibile là dove viene usata.
        • Normalmente implementate negli header files o in files separati (con estensione .icc ) che devono essere inclusi nel files sorgente che ne facciano uso
  • C++ e Object Orientation
    • Definizione di nuovi tipi (oltre a int , float , double) come:
        • numeri complessi,
        • vettori,
        • matrici, . . .
    • ma anche:
        • traiettorie,
        • superfici,
        • elementi di apparati sperimentali,...
    • Gli oggetti permettono di modellare una problema che rappresenti la realtà
  • … C++ e Object Orientation
    • Object Orientation implementata in C++ attraverso il concetto di classe :
    • I dati privati (o attributi ) di una classe definiscono lo stato dell’oggetto
    • Le funzioni (o metodi ) di una classe implementano la risposta ai messaggi
  • Una classe C++ Messaggio Messaggio Messaggio Metodo Metodo Metodo Attributo Attributo Attributo
  • Classe Vector2D
    • Un esempio: un vettore bidimensionale
    costruttore funzioni o metodi dati o attributi Punto e virgola! class Vector2D { public: Vector2D(double x, double y); double x(); double y(); double r(); double phi(); private: double x_; double y_ } ; Vector2D.h #include “Vector2D.h” Vector2D::Vector2D(double x, double y): x_ (x), y_ (y) { } double Vector2D::x() { return x_ ; } double Vector2D::r() { return sqrt( x_ * x_ + y_ * y_ ); } ... Vector2D.cc
  • Interfaccia e implementazione
    • Gli attributi privati non sono accessibili al di fuori della classe
    • I metodi pubblici sono gli unici visibili
    #include “Vector.h” Vector2D::Vector2D(double x, double y) : x_(x), y_(y) {} double Vector2D::x() { return x_; } double Vector2D::r() { return sqrt(x_*x_ + y_*y_); } Vector2D.cc class Vector2D { public : Vector2D(double x, double y); double x(); double y(); double r(); double phi(); private : double x_; double y_; }; Vector2D.h
  • Costruttori e distruttori
    • Un costruttore è un metodo il cui nome è quello della classe a cui appartiene
    • Lo scopo di un costruttore è quello di costruire oggetti del tipo della classe. Questo implica l’inizializzazione degli attributi e, frequentemente, allocazione di memoria dallo heap
    • Un costruttore la cui lista di argomenti è vuota o composta di argomenti di default viene normalmente chiamato costruttore di default
    Vector2D::Vector2D() {. . . .} // costruttore di default #include “Vector2D.h” . . . Vector2D v; // oggetto costruito con il // costruttore di default
  • Costruttori e distruttori (2)
    • Un costruttore del tipo che ha come argomento un riferimento ad un oggetto della stessa classe viene chiamato copy constructor
    • Il copy constructor viene normalmente utilizzato:
      • quando un oggetto è inizializzato per assegnazione
      • quando un oggetto è passato come argomento ad una funzione
      • quando un oggetto è ritornato da una funzione
    • Se non viene fornito esplicitamente dall’utente, il compilatore ne genererà uno automaticamente
    Vector2D::Vector2D(const Vector2D& v) {. . . .} Vector2D v(v1); // dove v1 e` di tipo Vector2D
  • Costruttori e distruttori (3)
    • Gli attributi di una classe possono essere inizializzati nel costruttore per mezzo di una lista di inizializzatori, che precede il corpo della funzione
    • Quando uno degli attributi è esso stesso una classe, il costruttore appropriato viene scelto sulla base dei parametri forniti nell’inizializzazione
    • E` obbligatorio inizializzare gli attributi (non statici) che siano o riferimenti o const
    Vector2D::Vector2D(double x, double y) : x_(x), y_(y) { . . . }
  • Costruttori e distruttori (4)
    • Il distruttore è un metodo il cui nome è quello della classe a cui appartiene preceduto da una tilde ( ~ )
    • Il distruttore viene chiamato automaticamente quando un oggetto sta per essere distrutto (sia perchè delete è stato invocato sia perchè l’oggetto è finito fuori scope
    • Il compito del distruttore è di assicurarsi che l’oggetto per cui è invocato verrà distrutto senza conseguenze. In particolare, se memoria è stata allocata nel costruttore, il distruttore dovrà assicurarsi di restituirla allo heap
    Vector2D::~Vector2D() {} // vuoto, in questo caso
  • Costruttori e distruttori (5)
    • I costruttori con un solo parametro sono automaticamente trattati come operatori di conversione
    • Per evitare la conversione si puo` usare explicit
    Vector2D::Vector2D(int i) {. . .} // costruisce un vettore a partire da un intero, ma puo` // essere usato per convertire un intero in vettore v=Vector2D(i); explicit Vector2D(int); // solo costruttore
  • Classe Vector2D
    • Come usare Vector2D :
    invoca il constructor #include <iostream.h> #include “Vector2D.h” int main() { Vector2D v(1, 1); cout << “ v = (“ << v.x() << “,” << v.y() << “)” << endl; cout << “ r = “ << v.r(); cout << “ phi = “ << v.phi() << endl; return 0; } main.cc v = (1, 1) r = 1.4141 phi = 0.7854 Output:
  • Classe Vector2D
    • … oppure attraverso un puntatore...
    Allocazione sullo heap Attenzione! #include <iostream.h> #include “Vector2D.h” int main() { Vector2D *v = new Vector2D(1, 1); cout << “ v = (“ << v -> x() << “,” << v -> y() << “)” << endl; cout << “ r = “ << v -> r(); cout << “ phi = “ << v -> phi() << endl; delete v; return 0; } main.cc v = (1, 1) r = 1.4141 phi = 0.7854 Output:
  • Interfaccia e implementazione
    • La struttura interna dei dati ( x_ , y_ ) che rappresentano l’oggetto della classe Vector2D sono nascosti ( private ) agli utilizzatori della classe.
    • Gli utilizzatori non dipendono dalla struttura interna dei dati (come lo erano gli utilizzatori dei common blocks Fortran)
    • Se la struttura interna cambia (es.: r_ , phi_ ), il codice che usa Vector2D non deve essere modificato.
    • Protezione dell’accesso ai dati:
    • I metodi di una classe hanno libero accesso ai dati privati e protetti di quella classe
    Classe Vector2D #include <iostream> #include “Vector2D .h” int main() { Vector2D v(1, 1); cout << “ V = (“ << v.x_ << “,” // << v.y_ << “,” << endl; // non compila ! cout << “ r = “ << v.r(); cout << “ phi = “ << v.phi() << endl; } main.cc
    • Selettore : metodo che non modifica lo stato (attributi) della classe. E’ dichiarato const
    • Modificatore: metodo che può modificare lo stato della classe
    Selettori e modificatori modificatore Selettori ( const ) #include “Vector2D.h” void Vector2D::scale(double s) { x_ *= s; y_ *= s; } Vector2D.cc class Vector2D { public: Vector2D(double x, double y); double x() const ; double y() const ; double r() const ; double phi() const ; void scale(double s); private : double x_, y_; }; Vector2D.h #include “Vector2D.h” int main() { const Vector2D v(1, 0); double r = v.r() // OK v.scale( 1.1 ); // errore! } main.cc
  • friend
    • La keyword friend puo` essere usata perche` una funzione (o una classe) abbia libero accesso ai dati privati di un’altra classe
    class A { . . . friend int aFunc(); friend void C::f(int); }; class B { … friend class C; }; class C { . . . };
  • friend (2)
    • friend (nonostante il nome) e` nemico dell’ incapsulamento e quindi dell’Object Orientation
    • Un uso eccessivo di friend è quasi sempre sintomo di un cattivo disegno
    • Esistono anche situazioni in cui un friend può essere accettabile
      • Overloading di operatori binari
      • Considerazioni di efficienza
      • Relazione speciale fra due classi
    “ A programmer must confer with an architect before making friend declarations”
  • static
    • Attributi dichiarati static in una classe sono condivisi da tutti gli oggetti di quella classe
    • Metodi dichiarati static non possono accedere ad attributo non statici della classe
    • Attiributi statici possono essere usati e modificati soltanto da metodi statici
    • Nonostante l’utilizzo di static sembri imporre condizioni troppo restrittive, esso risulta utile nell’implementazione di:
      • contatori
      • singleton (vedi oltre)
  • Un contatore Class MyClass { private: static int counter; static void increment_counter() { counter++; } static void decrement_counter() { counter--; } public: MyClass() { increment_counter(); } ~MyClass() { decrement_counter(); } static int HowMany() { return counter; } }; #include <iostream.h> #include “MyClass.h” int MyClass::counter=0; int main() { MyClass a,b,c; MyClass *p=new MyClass; cout<<“ How many? “<< MyClass::HowMany() <<endl; delete p; cout<<“ and now? “<< a.HowMany() <<endl; return 0; } Un membro statico deve essere inizializzato una e una sola volta nel codice eseguibile Un metodo statico puo` essere invocato cosi`... … o cosi`...
  • Un singleton
    • Un singleton è una classe di cui, ad ogni momento nel corso del programma, non può esistere più di una copia (istanza)
    class aSingleton { private: static aSingleton *ptr; aSingleton () {} public: static aSingleton *GetPointer(){ if (ptr==0) ptr=new aSingleton; return ptr; } }; #include “aSingleton.h” aSingleton *aSingleton::ptr=0; int main() { aSingleton *mySing= aSingleton::GetPointer(); . . . Return 0; } Pattern utile per l’implementazione di classi “manager” di cui deve esistere una sola istanza Attenzione a non farlo diventare l’equivalente di un common block!
  • Operatori
    • E’ possibile ridefinire + , - , * , [] , ++ , == , . . .
    class Vector2D { public: Vector2D(double x, double y); double x() const; double y() const; double r() const; double phi() const; private: double x_; double y_; }; Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2); Vector2D operator-(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2); Vector2D.h Vector2D operator+(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) { return Vector2D(v1.x() + v2.x(), v1.y() + v2.y()); } Vector2D operator-(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) { return Vector2D(v1.x() - v2.x(), v1.y() - v2.y()); } Vector2D.cc
  • Operatori (2)
    • Esempio:
    ridefinizione di << #include <iostream> #include “Vector2D.h” int main() { Vector2D v1(1, 0), v2(0, 1); Vector2D v; v = v1 + v2; cout << “ v = “ << v << endl; cout << “ r = “ << v.r(); cout << “ phi = “ << v.phi() << endl; } main.cc v = (1, 1) r = 1.4141 theta = 0.7854 Output : v.operator=( operator+(v1, v2) ); Sintassi alternativa (!#@!?) :
  • Operatori (3)
    • Esempio:
     greco #include <iostream> #include <cmath> #include “Vector3D.h” #include “Matrix.h” // matrice 3x3 int main() { Vector3D v1(1, 1, 0); double phi = M_PI /3; double c = cos(phi), s = sin(phi); Matrix m(1, 0, 0, 0, c, s, 0, -s, c); Vector3D u = m * v; } main.cc
  • this
    • In una classe è automaticamente definito un attributo particolare: this
      • this è un puntatore all’oggetto di cui fa parte
      • E’ particolarmente utile quando si definisce un operatore di assegnazione ( = ):
    class Vector2D { public: Vector2D& operator=(const Vector2D& ); // ... private: double x_, y_; }; Vector2D.h Vector2D& operator=(const Vector2D& v){ x_=v.x(); y_=v.y(); return *this; } Vector2D.cc #include “Vector2D.h” int main() { Vector2D null(0, 0); Vector2D a, b; a=b=null; } main.cc L’operatore = ritorna una referenza a se stesso. Permette assegnazioni multiple
  • Overloading di operatori
    • possono esistere funzioni con lo stesso nome ma con argomenti diversi
    • Non bisogna pero` esagerare! Ogni operatore deve avere un significato ben preciso, per ragioni di chiarezza.
    class Vector2D { public: // ... private: double x_, y_; }; Vector2D operator*(const Vector2D &, double); double operator*(const Vector2D&, const Vector2D&); Vector2D.h Vector2D operator*(const Vector2D&, double s) { return Vector2D( v.x() * s, v.y() * s); } double operator*(const Vector2D& v1, const Vector2D& v2) { return ( v1.x() * v2.x() + v1.y() * v2.y() ); } Vector2D.cc
  • Overloading di operatori (2)
    • Permette di utilizzare tipi definiti dall’utente come se fossero tipi fondamentali
    • La cardinalita `, l’ associativita ` e la precedenza di un operatore non possono essere modificati
    • Operatori unari sono implementati come metodi senza argomenti (l’oggetto è l’argomento implicito)
    • Operatori binari possono essere implementati come metodi con un argomento (il primo argomento, implicito, è l’oggetto il cui operatore agisce) o come funzioni friend a due argomenti.
  • Programmazione generica
    • Il C++ fornisce un metodo per creare un polimorfismo parametrico. E’ possibile utilizzare lo stesso codice per tipi differenti: il tipo della variabile diventa un parametro
    template<class T> T max( T p1, T p2 ) { if ( p1 < p2 ) return p2; else return p1; } int main() { Vector v1,v2; cout << max<int>(10,20) << endl; cout << max<float>(2.6,1.0) << endl; cout << max<Vector>(v1,v2) << endl;} Main.cc Per il tipo T deve essere definito l’operatore <
  • Sintassi
    • Ogni volta che nella definizione della funzione o della classe appare identifier questo viene sostituito dal compilatore con il tipo fornito nella chiamata.
    • La dichiarazione e l’implementazione del template devono essere nello stesso file ove il template viene utilizzato
    template < class identifier > function definition template < class identifier > class definition typename
    • Parametri interi possono essere inclusi nella dichiarazione del template
    • I parametri di default possono essere tralasciati
    Parametri templati template <typename T=int , int n=10> class array_n { ... private: T items[n]; // n istanziato esplicitamente }; array_n<complex, 1000> w; // w array di complessi
  • Templates di templates
    • L’argomento di un template puo` essere esso stesso un template
    • questo permette la creazione e l’utilizzo di meta-templates (templates istanziati con templates) molto sofisticati
    • la Standard Template Library fa uso di questa possibilita`
    template <class T1, template <class T2> class T3 >
  • Funzioni template e parametri
    • Una buona parte dei compilatori accetta una sintassi ristretta per quel che riguarda le funzioni template. ANSI/C++ prevede invece che anche parametri numerici possano essere inclusi nella definizione del template
    template <class T> void swap(T& x, T& y){ T temp; temp=x; x=y; y=temp; } template <class T, int n=10> T aFunc(){ T temp[n]; . . . } OK per ogni compilatore ANSI/C++, ma la maggior parte dei compilatori lo rifiuta
  • Membri statici
    • Per le classi template, gli attributi statici non sono universali ma specifici di ogni istanza
    • Le variabili statiche MyClass<int>::counter e MyClass<double>::counter sono diverse
    template <class T> class MyClass { public: static int counter; ... }; MyClass<int> a,b; MyClass<double> c;
  • Un esempio: lo stack di interi ... Lo stack vuoto class Contenuto { ... private: Contenuto* next; int val; }; class Stack { ... private: Contenuto* top; }; val Contenuto next val Contenuto next val Contenuto next Stack top Stack top
  • Un esempio: lo stack di interi class Stack { public: Stack() {top = 0;} ~Stack() {} void push ( int i ) { Contenuto* tmp = new Contenuto(i,top ); top = tmp; } int pop () { int ret = top->getVal(); Contenuto* tmp = top; top = top->getNext(); delete tmp; return ret; } private: Contenuto* top; }; class Contenuto { public: Contenuto ( int i, Contenuto* ptn ) { val=i; next=ptn; } int getVal (){ return val; } Contenuto* getNext() {return next;} private: Contenuto* next; int val; }; int main() { Stack s; s.push ( 10 ); s.push ( 20 ); cout << s.pop() << “ - “ << s.pop; return 0; }; User code >> 10 - 20 Output
  • Lo stack “templato” template <class T > class Stack { public: Stack() {top = NULL;} ~Stack() {;} void push ( T i ) { Contenuto<T>* tmp = new Contenuto<T> (i,top ); top = tmp; } T pop () { T ret = top->getVal(); Contenuto<T>* tmp = top; top = top->getNext(); delete tmp; return ret; } private: Contenuto<T>* top; }; template <class T > class Contenuto { public: Contenuto ( T i, Contenuto* ptn ) { val = i; next = ptn; } T getVal (){ return val; } Contenuto* getNext() {return next;} private: Contenuto* next; T val; }; int main() { Stack<int> s; s.push ( 10 ); s.push ( 20 ); Stack<double> s1; Stack<Shape *> s2; cout << s.pop() << “ “ << s.pop; return 0;}; User code
  • La Standard Template Library
    • La libreria standard STL e’ una libreria di classi di contenitori, algoritmi ed iteratori.
    • STL e’ una libreria generica: tutti i suoi componenti sono parametrizzati mediante l’utilizzo dei template
    vettori, liste, mappe, …. find, replace, reverse, sort, …. Iteratori Contenitori puntatori intelligenti Algoritmi
    • Gli iteratori sono dei puntatori agli elementi di un contenitore e ci permettono di muoverci all’interno di esso:
      • Iteratori monodirezionali: Permettono di accedere all’elemento successivo o al precedente
      • Iteratori bidirezionali : Permettono di accedere sia all’elemento successivo che al precedente
      • Iteratori ad accesso casuale : Permettono di accedere ad un qualunque elemento del contenitore
    Iteratori (puntatori intelligenti)
    • Un contenitore è un oggetto capace di immagazzinare altri oggetti e che possiede metodi per accedere ai suoi elementi.
      • Ogni contenitore ha un iteratore associato che permette di muoversi tra gli elementi contenuti
      • Una sequenza è un contenitore di lunghezza variabile i cui elementi sono organizzati linearmente. E’ possibile aggiungere e rimuovere elementi
      • Un contenitore associativo è una sequenza che permette un efficiente accesso ai suoi elementi basato su una chiave.
    Contenitori
  • Sequenze
    • vector
      • Tempo costante di inserimento e cancellazione di elementi all’inizio e alla fine del vettore.
      • Tempo lineare con il numero di elementi per inserimento e cancellazione di elementi all’interno del vettore
      • Iteratore ad accesso casuale
    • list
      • Tempo costante di inserimento e cancellazione di elementi in ogni punto della lista
      • Iteratore bidirezionale
  • vector
    • Le locazioni di memoria sono contigue
      • Accesso casuale, veloce l’accesso agli elementi, lenti inserimento ed estrazione
    1 2 ... 9 ++ begin() end() p p p p p 0 push_back() p
  • list
    • Simile allo stack, ma consente di muoversi in due direzioni
    • Le locazioni di memoria non sono contigue
      • Lenta la ricerca, veloci inserimento ed estrazione
    ... list top bottom val nodo next prev val nodo next prev val nodo next prev
  • Contenitori associativi
    • Sono contenitore di coppie ( key, value ) e possiedono un iteratore bidirezionale
    • map
      • Viene richiesto l’operatore < per la chiave
      • Gli elementi sono ordinati secondo la chiave
  • Algoritmi
    • Gli algoritmi sono delle funzioni globali capaci di agire su contenitori differenti
    • Sono incluse operazioni di ordinamento (sort, merge, min, max...), di ricerca (find, count, equal...), di trasformazione (transform, replace, fill, rotate, shuffle...), e generiche operazioni numeriche (accumulate, adjacent difference...).
    find count copy fill sort min , max
  • Esempio uso sequenze #include < > #include <algorithm> #include <iostream> int main() { <int> container; int val; for (int i=0; i<10; i++) { val = (int)((float)rand()/RAND_MAX*10); container.push_back(val); } <int>::iterator it1; for ( it1= container.begin(); it1!= container.end(); it1++) cout << &quot;vector : &quot; << *it1 << endl; return 0; } vector vector vector list list list
  • Esempio uso contenitori associativi #include <map> #include <algorithm> #include <iostream> #include <string> int main() { map<string,int> amap ; amap[&quot;Primo”]=1; amap[“Secondo”]=2; cout << &quot;Size : &quot; << amap.size() << endl; amap[&quot;Terzo&quot;]=3; amap[&quot;Quarto&quot;]=4; cout << &quot;Size : &quot; << amap.size() << endl; map<string,int>::iterator it; for ( it= amap.begin(); it!= amap.end(); it++) cout << &quot;map : &quot; << it->first << &quot; &quot; << it->second << endl; cout << amap.find(&quot;Terzo&quot;)-> second << endl; return 0; }
  • Assegnazione di un metodo ad un messaggio
    • I metodi pubblici di una classe costituiscono l’ interfaccia della classe (cioè i messaggi che l’oggetto può interpretare)
    • La funzione è assegnata al messaggio in fase di codifica ( early binding )
    • Può essere necessario assegnare la funzione al messaggio a run-time ( late binding )
    • Polimorfismo
  • Controllo dei tipi
    • Controllare i tipi significa verificare che ad un oggetto vengano inviati solo messaggi che è in grado di comprendere:
      • controllo del nome del metodo
      • controllo della lista degli argomenti
    • In C++ il controllo è fatto dal compilatore ( strong typing )
    • In altri linguaggi (ad esempio SmallTalk) è fatto a run-time ( weak typing )
  • Typing & Binding Typing Definizione dei messaggi e degli argomenti Binding Assegnazione di un metodo ad un messaggio Strong Consistenza dei tipi verificata dal compilatore Weak Consistenza dei tipi verificata a run-time Early In fase di programmazione INFLESSIBILE Late A run-time POLIMORFISMO
  • Esempio: i soldati
    • Tutti i soldati devono capire il messaggio attacca. Il messaggio ha conseguenze diverse a seconda del tipo di soldato:
      • un arcere lancia una freccia
      • un fante usa la spada
      • un cavaliere lancia una lancia
    • Il gestore della schermata vuole tenere una lista di soldati e vuole poter dire ad ogni soldato di attaccare indipendentemente dal tipo ma basandosi solo sulla posizione.
    • list<Soldato> lista;
    • riempiLista(lista);
    • Posizione unaPosizione=...;
    • list<Soldato>::iterator iter;
    • for(iter=lista.begin();iter!=lista.end();iter++){
    • Soldato unSoldato=(*iter);
    • if(unSoldato.posizione()==unaPosizione) unSoldato. attacca() ;
    • }
    • class Soldato {
    • void attacca() {
    • // cosa scrivo qui?!? Per quale tipo di
    • // soldato implemento il metodo attacca()?
    • }
    • };
  • Polimorfismo
    • Polimorfismo con tipi controllati dal compilatore ( Strong typing & late binding ).
    • Come?
    • In C++ viene implementato tramite il concetto di ereditarietà ( inheritance )
    • Classe astratta : definisce i messaggi
    • Classe concreta : assegna i metodi ai messaggi
    • La classe concreta eredita da quella astratta
  • Ereditarietà
    • Una classe può essere derivata da una classe esistente usando la sintassi:
      • public , protected e private specificano il tipo di accesso ai membri della classe
    • Se la classe base non ha un costruttore di default:
      • La classe derivata deve implementarlo
    • Se la classe base ha un costruttore di default:
      • il costruttore della classe derivata deve esplicitamente invocarlo nella sua lista di inizializzatione
        • Il costruttore della classe base può così essere eseguito prima che il costruttore della classe derivata sia eseguito
    class newclass: (public|protected|private) oldclass { dichiarazioni... };
  • Ereditarietà (2)
    • Una classe derivata pubblicamente è a tutti gli effetti un sottotipo della classe base.
      • Un oggetto della classe derivata può essere trattato come se fosse un oggetto della classe base
      • Un puntatore alla classe base può puntare ad oggetti della classe derivata
      • Un riferimento alla classe derivata può, se la cosa ha un senso, essere implicitamente convertito ad un riferimento alla classe base
      • E` possibile dichiarare un riferimento alla classe base ed inizializzarlo ad un oggetto della classe derivata
  • Ereditarietà (3)
    • La definizione dell’interfaccia (metodi pubblici) della classe base è estremamente importante perchè determina il comportamento delle classi derivate
    • Un metodo della classe base può essere:
      • dichiarato e definito normalmente
        • la classe derivata eredita questo metodo e NON pu ò ridefinirlo
      • dichiarato virtual e definito normalmente
        • la classe derivata eredita questo metodo e pu ò ridefinirlo
      • dichiarato virtual e non definito (=0)
        • la classe derivata eredita il metodo e DEVE ridefinirlo
  • Classi base astratte
    • Una funzione puramente virtuale è un metodo virtuale non definito. E` dichiarato come:
    • Una classe che ha almeno un metodo puramente virtuale è chiamata classe astratta
    • Oggetti di una classe astratta non possono esistere
    • Puntatori ad una classe base astratta possono essere definiti ed usati polimorficamente (per puntare ad oggetti delle classi derivate)
    • Una classe base astratta viene introdotta per specificare l’ interfaccia di una categoria di classi
    virtual func_prototype = 0 ;
    • class Soldato {
    • virtual void attacca()=0 ;
    • };
    • class Arcere : public Soldato {
    • virtual void attacca() {
    • // lancia una freccia
    • }
    • };
    • class Fante : public Soldato {
    • virtual void attacca() {
    • // usa la spada
    • }
    • };
    • ...
  • Erediarietà multipla
    • L’ereditarietà multipla permette di derivare una classe da due o più classi base. La sintassi viene estesa per permettere una lista di classi base
    • L’ ereditarietà multipla viene spesso utilizzata per combinare un’interfaccia ed una implementazione, ma è molte volte sintomo di un cattivo disegno
    class A { . . . . }; class B { . . . . }; class AplusB: public A, private B { . . . . };
  • dynamic_cast
    • dynamic_cast opera una conversione, se è possibile, fra due tipi. Il puntatore ritornato NON è nullo soltanto se il tipo dell’oggetto su cui si opera è quello che ci si aspetta
    class Base { . . . . // base implementation }; class Derived: public Base { . . . . void new_method() ; // non e’ definito in Base! }; void func(Base *ptr) // ptr e’ un obbetto dell classe Base { ptr-> new_method (); // Errore!!! Derived *p = dynamic_cast<Derived *> (ptr) if (p !=0) { p-> new_method (); } }
  • Ereditarietà (4)
    • Una classe derivata estende la classe base e ne eredita tutti i metodi e gli attributi
    DchTrack è una Track che ha degli attributi in più ( hits_ ) e nuovi metodi ( DchHit* hit(int n), int hits() ) class Track { public: LorentzVector momentum() { return p_; } protected: LorentzVector p_; }; Track.h #include “Track.h” class DchTrack : public Track { public: int hits() { return hits_->size(); } DchHit* hit(int n) { return hits_[n]; } protected: list<DchHit> hits_; }; DchTrack.h
  • Esempio: shape
    • Tutti gli oggetti nella finestra hanno comportamenti comuni che possono essere considerati in astratto:
      • disegna
      • sposta
      • ingrandisc
      • etc...
  • Cerchi e quadrati Quadrato Cerchio
  • Cerchio public: Circle (Point2d center, double radius); ~Circle (); void moveAt (const Point2d & p); void moveBy (const Point2d & p); void scale (double s); void rotate (double phi); void draw () const; void cancel () const; class Circle { }; private: Point2d center_; double radius_; Circle.h Costruttore Distruttore Nome della classe Punto e virgola ! Point2d : classe che rappresenta un punto in 2 dimensioni. “ Dati” privati ( Attributi , membri) Interfaccia Pubblica Metodi : operazioni sugli oggetti
  • Cerchio (2) # include “Circle.h” void Circle :: draw () const { const int numberOfPoints = 100; float x[numberOfPoints], y[numberOfPoints]; float phi = 0, deltaPhi = 2*M_PI/100; for ( int i = 0; i < numberOfPoints; ++i ) { x[i] = center_.x() + radius_ * cos( phi ); y[i] = center_.y() + radius_ * sin( phi ); phi += dphi; } polyline_draw (x, y, numberOfPoints, color_, FILL); } void Circle :: moveAt ( const Point2d& p ) { cancel (); center_ = p; draw (); } void Circle :: scale ( double s ) { cancel (); radius_ *= s; draw (); } Circle :: Circle ( Point2d c, double r ) : center_( c ), radius_( r ) { draw (); } Circle :: ~Circle () { cancel (); } Circle.cc #include “Circle.h” int main() { Circle c ( Point2d(10, 10), 5 ); c . draw (); c . moveAt (Point2d(20, 30)); return 0; } Main.cc
  • Quadrato upperCorner loweCorner centerToUpperCorner _ class Square { public: Square (const Point2d&, const Point2d&, Color color = TRASPARENT); ~Square (); void moveAt ( const Point2d& p ); void moveBy ( const Point2d& p ); void changeColor ( Color color ); void scale ( double s ); void rotate ( double phi ); void draw () const; void cancel () const; private: Point2d center_; Vector2d centerToUpperCorner_; Color color_; }; Square.h #include “Square.h” void Square :: draw () const { float x[4], y[4]; Vector2d delta( centerToUpperCorner_ ); for ( int i = 0; i < 4; i++ ) { Point2d corner = center_ + delta; x[i] = corner.x(); y[i] = corner.y(); delta.rotate( M_PI_2 ); } polyline_draw (x, y, 4, color_, FILL); } void Square :: rotate ( double phi ) { cancel (); centerToUpperCorner_.rotate( phi ); draw (); } Square :: Square (const Point2d& lowerCorner, const Point2d& upperCorner, Color color) : center_( median(lowerCorner, upperCorner) ), centerToUpperCorner_( upperCorner - center_ ), color_( color ) { draw (); } void Square :: scale ( double s ) { cancel (); centerToUpperCorner_ *= s; draw (); } Square.cc
  • Codice Applicativo (Client) Come gestire cerchi e quadrati insieme? Costruisce un vettore di puntatori a cerchi, crea oggetti in memoria e salva i loro puntatori nel vettore. Itera sul vettore e invoca draw () per ogni elemento #include “Circle.h” #include “Square.h” int main() { Circle c1( Point2d (2.,3.), 4.23 ); Square r1( Point2d (2.,1.), Point2d (4.,3.) ); Circle * circles[ 10 ]; for ( int i = 0; i < 10; ++i ) { circles[ i ] = new Circle ( Point2d (i,i), 2. ); } for ( int i = 0; i < 10; ++i ) circles[ i ]-> draw (); return 0; } Main.cc
  • Polimorfismo Tutte le Shape s hanno la stessa interfaccia: draw, pick, move, fillColor... , ma ogni sottotipo diverso può avere la usa personale implementazione
  • Interfaccia astratta Interfaccia di metodi puramente virtuali class Shape { public: Shape () { } virtual ~Shape () { } virtual void moveAt (const Point2d& where) = 0 ; virtual void changeColor (Color newColor) = 0 ; virtual void scale (double s) = 0 ; virtual void rotate (double phi) = 0 ; virtual void draw () const = 0 ; virtual void cancel () const = 0 ; }; Shape.h #include “Shape.h” class Square : public Shape { // …. Il resto tutto uguale a prima }; Square.h #include “Circle.h” #include “Square.h” int main() { Shape * shapes[ 20 ]; int index = 0; for ( int i = 0; i < 10; i++ ) { Shape * s; s = new Circle ( Point2d(i, i), 2.) ); shapes[ index ++ ] = s; s = new Square ( Point2d(i, i), Point2d(i+1, i+2)) ); shapes[ index ++ ] = s; } for ( int i = 0; i < 20; i++ ) shapes[ i ]-> draw (); return 0; } Main.cc
  • Ereditarietà e riuso del codice Non si possono chiamare metodi virtuali in costruttori e distruttori (troppo presto, troppo tardi) Class CenteredShape : public Shape { public: CenteredShape (Point2d c, Color color = TRASPARENT) : center_(c), color_(color) { /*draw();*/ } ~Circle () { /*cancel();*/ } void moveAt ( const Point2d& ); void moveBy ( const Vector2d& ); void changeColor ( Color ); virtual void scale ( double ) = 0 ; virtual void rotate ( double ) = 0 ; virtual void draw () const = 0 ; virtual void cancel () const = 0 ; protected: Point2d center_; Color color_; }; CenteredShape.h #include “CenteredShape.hh” class Square : public CenteredShape { public: Square ( Point2d lowerCorner, Point2d upperCorner, Color col = TRASPARENT) : CenteredShape ( median(lowerCorner, upperCorner), col), touc_(upperCorner - center_) { draw(); } ~Square () { cancel(); } virtual void scale ( double s ) { cancel(); centerToUpperCorner_ *= s; draw(); } virtual void rotate ( double phi ); virtual void draw () const; virtual void cancel () const; private: Vector2d touc_; }; Square.h
  • Attenzione alle generalizzazioni...
    • Attenzione : scegliere le relazioni di ereditarietà può essere non banale.
    • Un quadrato è un rettangolo?
    Avere lx_ e ly_ è ridondante per Square Cosa succede se si invoca scaleX o scaleY ? class Rectangle { public: Rectangle (double x0, double y0, double lx, double ly) : lx_(lx), ly_(ly), x0_(x0), y0_(y0) { } void scaleX (double s); void scaleY (double s); protected: double x0_, y0_; double lx_, ly_; }; Rectangle.h class Square : public Rectangle { public: Square (double x0, double y0, double l) : Rectangle (x0, y0, l, l) { } }; Square.h
  • Ereditarietà multipla
    • Una classe può ereditare da più classi
    class DrawableObj { public: virtual void draw () = 0 ; }; DrawableObj.h class Shape { public: virtual void scale (double s) = 0 ; virtual void moveAt ( Vector2d& ) = 0 ; }; Shape.h class DrawableShape : public DrawableObj , public Shape { public: virtual void draw (); virtual void scale (double s); virtual void moveAt ( Vector2d& ); }; DrawableShape.h
  • Strategie di sviluppo di un progetto
    • Requisiti : cosa l’utente vuole
    • Analisi : la visione dell’informatico dei requisiti
    • Disegno : l’aspetto del sistema software
    • Produzione : codifica
    • Testing : debugging e verifica dei requisiti
    • Mantenimento : installazione del prodotto e controllo del funzionamento per il resto della sua vita
  • Modello a cascata Analisi Disegno Produzione Testing Requisiti
  • Modello evoluzionario Requisiti Analisi Disegno Produzione Testing
  • Confronto fra i modelli di sviluppo
    • A cascata
    • Processo lineare (si torna al passo precedente solo in caso di problemi)
    • Confinamento delle attività in ogni fase
    • Facile da gestire (gestione delle scadenze)
    • Difficile da modificare
    • Prodotto utilizzabile solo alla fine del processo
    • Evoluzionario
    • Processo ciclico (brevi processi completi)
    • Attività distribuite su più fasi
    • Difficile da gestire
    • Facile da modificare e integrare
    • Prototipo utilizzabile fin dal primo ciclo
  • Requisiti
    • Definizione delle richieste da parte dell’utente del programma (o di una sua parte) sul sistema
    • Si parla di programmazione per contratto perchè l’utente richiede solamente la definizione del servizio richiesto NON la metodologia seguita per fornirglielo
      • è possibile delegare parte del lavoro richiesto ad altri
      • il sistema è indipendente da chi è il suo utente
    • INCAPSULAMENTO!
  • Analisi
    • Comprensione e razionalizzazione delle richieste dell’utente
    • Costruzione di un modello
      • astrazione (semplificazione delle relazioni)
      • rilevanza (identificazione degli oggetti chiave)
    • Da non trascurare: analisi delle soluzioni esistenti. Può far risparmiare molto tempo!!!
  • Disegno Definizione delle interfacce Definizione di oggetti e classi Definizione degli stati e dell’implementazione Definizione delle relazioni
  • Disegno (2)
    • Dopo ogni ciclo bisogna analizzare i rischi, la stabilità del disegno e la complessità delle classi
    • Se una classe è troppo complessa conviene dividerla
    • Ad ogni ciclo il numero di modifiche deve diminuire
    • Architetture troppo complesse devono essere modularizzate
  • Codifica
    • C’è poco da dire…
    • Non sopravvalutate questa fase:
  • Testing
    • Debugging : è ovvio… il codice non deve dare errori.
    • Use cases : specificano il comportamento del sistema in una regione.
    • Scenarios : sono esempi concreti di use cases. Per definizione se tutti gli scenari sono soddisfatti correttamente il test è positivo.
  • Metodi di sviluppo del software
    • Un metodo comprende:
    • Una notazione
      • mezzo comune per esprimere strategie e decisioni
    • Un processo
      • specifica come deve avvenire lo sviluppo
  • Metodi Object Oriented
      • Booch Method by Grady Booch
      • OMT by Jim Rumbaugh
      • Objectory ( Use Cases ) by Ivar Jacobson
      • CRC by R.Wirfs-Brock
    • Di recente introduzione: UML
      • uno standard OMG (Object Management Group), dal novembre 1997
    Grady Booch Jim Rumbaugh Ivar Jacobson
  • UML per l’analisi e il disegno
    • Class Diagrams : aspetto statico del sistema. Classi con attributi e metodi e relazioni tra di esse.
    • Sequence e collaboration digrams : comportamento dinamico del sistema. Sequenza dei messaggi scambiati fra gli oggetti.
    • Use case diagrams : illustra gli use cases, le relazioni fra di essi e gli attori che vi partecipano.
    • State diagrams : descrive gli stati in cui ogni oggetto si può trovare e le modalità con cui passa da uno stato all’altro
  • Concetti delle classi rivisitati
    • Relazioni tra oggetti
    • Decomposizione funzionale all’interno di una classe
      • responsabilità dei metodi
    • Decomposizione funzionale tra più classi
      • responsabilità delle classi
  • Rappresentazione delle classi operatori attibuti pubblico protetto privato Nome + metodo(arg) # metodo(arg) - metodo(arg) - dato - dato
  • Rappresentazione di una classe C++ in UML class Nome { private: Tipo1 variabile1 ; Tipo2 variabile2 ; Tipo3 variabile3 ; public: Nome (); ~Nome (); Tipo4 funzione1 ( arg ); protected: Tipo5 funzione2 ( arg ); private: Tipo6 funzione3 ( arg ); }; Nome.h Nome - variabile1 : Tipo1 - variabile2 : Tipo2 - variabile3 : Tipo3 + funzione1 (arg): Tipo4 # funzione2 (arg): Tipo5 - funzione3 (arg): Tipo6
  • Attributi e metodi Notazione di Rational Rose Publico ( + ) Privato ( - ) Protetto ( # )
  • Principali relazioni fra classi
    • associazione
    • aggregazione by reference
      • (il composito non vive senza il componente)
    • aggregazione by value
      • (aggregazione fisica: esistenza contemporanea)
    • dipendenza
    • generalizzazione (inheritance)
  • Aggregazione (contenimento)
    • By reference (condivisa)
    • un autista guida più automobili
    • By value (possesso)
    • una automobile possiede il suo motore
  • Cardinalità e direzionalità
    • Il punto non conosce
    • i poligoni
    • Il poligono è costituito
    • da punti
    Non navigabile
  • Dipendenza
    • Non c’è nessuna associazione
    • C’è comunque relazione di uso
    • Il CD non conosce
    • il CDPlayer
    • Il CDPlayer usa il CD: se cambia
    • il formato del CD il CDPlayer deve
    • essere modificato
  • Generalizzazione (ereditarietà) Ereditariet à virtuale!
  • Class Diagram di “Shape”
  • Class Diagram
  • Class Diagram
  • Object Sequence Diagram
  • Object Collaboration Diagram
  • CRC Classi, Responsabilità, Collaborazioni C D E F B A x y z s f q p w
  • Assegnare Responsabilità
    • Identificare i protagonisti
    • Analizzare il ruolo dei vari oggetti
    • Concentrarsi sul comportamento non la rappresentazione
    • Cercare Oggetti con proprietà comuni:
      • appartiene a classi diverse, o sono solo oggetti diversi?
    • Definire le interfacce (le operazioni che soddisfano le responsabilità)
    • Una corretta assegnazione delle responsabilità è la chiave di una buona modularità e riuso
  • Collaborazione tra classi
    • Le responsabilità vanno suddivise tra i vari oggetti del sistema
    • non deve esistere un controllo centralizzato
    • Un oggetto deve compiere le proprie responsabilità e delegare ad altri operazioni specifiche
      • Legge di Demeter : non usate oggetti lontani:
      • Invece di: traiettoria.listapunti().aggiungi(Punto);
      • usare: traiettoria.aggiungiPunto(Punto);
  • Identificare Relazioni
    • Cercare collaborazioni
    • Cercare aggregazioni
    • Cercare generalizazioni
    • Come un client conosce il suo service provider ?
  • Relazioni
    • Logiche
    • Generalizazione: Is-a
    • Aggregazione: Has
    • Dipendenza: Knows
    • Implementazione
    • Inheritance
    • Template instantiation
    • Composizione by value
    • Composizione by reference
    {
  • Avere o essere?
    • Uno dei punti critici è distinguere se il rapporto fra due oggetti è del tipo avere o essere :
      • Un LorentzVector è un Vector o ha un Vector?
      • Una Traccia è un vector<Hit> o ha un vector<Hit>?
      • Un Rivelatore è una Superficie o ha una superficie?
    • Per risolvere il problema bisogna guardare a cosa fanno!
  • Principio di Liskov
    • Gli oggetti figli possono essere usati ovunque l’oggetto genitore è richiesto
      • usare l’ inheritance quando è richiesto il polimorfismo
      • Non cambiare il comportamento della base class
  • Composizione by value o by refrence
    • In C++ la scelta fra aggregazione by value o by refrence può seguire questo schema:
      • Tipi semplici (int, float, …): by value
      • Parte dello stato dell’oggetto: by value
      • Oggetti condivisi: by reference
      • Assegnati a run time: by reference
    • Oggetti condivisi by reference : attenzione a chi ha la responsabilità di crearli e cancellarli! (1 new  1 delete!)
  • Approccio Outside-in
    • Il corretto approccio è quello di guardare il sistema dall’esterno.
    • Identificare prima di tutto gli oggetti che interagiscono con l’utente esterno e i messaggi a cui devono saper rispondere ( think client! )
    • In seguito identificare gli oggetti che forniscono servizi a questi ultimi e così via
    • Gli algoritmi vengono per ultimi!!!
  • CRC Workshop
    • Metodo per la definizione si una architettura bilanciata
    • Ogni partecipante svolge il ruolo di una classe.
      • Individuazione delle classi
      • Contrattazione delle responsabilità
      • Definizione delle collaborazioni
      • Difesa dal tentativo di assegnazione di responsabilità contrarie alla natura della classe
  • Regole per il CRC workshop
    • Tentate di rifuutare le responsabilità
      • Dovrei? (Non sono io che lo devo fare!)
      • Potrei? (Non ho i mezzi, o lo stato per farlo!)
    • Cercate di fare poco lavoro
      • Se avete dovuto accettare una responsabilità cercate di far fare il lavoro a qualcun’altro
    • Potenziate i collaboratori, non interferite
  • Design Patterns
    • Sono elementi di software OO riutilizzabile
    • Piccoli insiemi di classi che collaborano implementando dei comportamenti tipici
      • Creational patterns
      • Structural patterns
      • Behavioral patterns
    • I principali sono raccolti in un libro:
    • E. Gamma et al., Design Patterns
  • Factory I client possono richiedere la creazione di un prodotto senza dipendervi La Factory dipende dai prodotti concreti, mentre i client dipendono solo da quelli astratti
  • Proxy Una richiesta da un client a un server, può essere mediata dal Proxy , che può compiere anche altre operazioni (I/O, caching, etc.)
  • Composite Il client può trattare componenti e compositi usando la stessa interfaccia. La composizione può essere ricursiva. Esempio : programmi di grafica
  • Gruppo di Shapes Il gruppo di shapes è il Composite La shape è il Component Le shapes concrete (Circle, Square, ecc...) sono le Leaf Circle, Square, ... draw( ) Shape draw( ) GroupofShapes draw( ) 1..* 1..* Client _components
  • Codice del modello composite #include “ Shape .h” class Circle : public Shape { public: Circle ( Point2D c, double r ): Shape(), center_(c), radius_(r) {} void draw () const { ; // draw circle } // altri metodi definiti per Circle pr ivate : double radius_ ; Point2D center_; }; Circle .h class Shape { public: Shape () {} virtual void draw () const = 0; // altri metodi virtuali ( = 0 ) }; Shape .h
  • Codice del modello composite #include “ Shape .h” class GroupofShapes : public Shape { public: typedef vector< Shape *> Container; typedef Container::const_iterator Iterator; GroupofShapes (){} void draw () const { Iterator p=components.begin(); Iterator pe=components.end(); while (p!=pe) { (*p)-> draw (); p++; } return; } // gli altri metodi sono definiti operando // sui componenti protected: Container components; }; GroupofShapes .h
  • Strategy Il pattern Strategy permette di scegliere l’algoritmo da eseguire a run-time. Nuovi algoritmi possono essere introdotti senza modificare il codice utente.
  • Observer Lo stato dell’ Observer dipende dallo stato del Subject . Il Subject notifica a tutti gli Observer registrati che il suo stato è cambiato.
  • Appendice: strighe C-style
    • Le variabili carattere sono gestite come array di char (un char contiene un solo carattere)
      • accesso agli elementi tramite la sintassi degli array
      • carattere nullo usato come terminatore ( ‘’ )
    • Funzoni di libreria per la gestione dei char* :
      • #include<cstring> per utilizzarle
      • int strlen(const char*); lunghezza della stringa
      • int strcmp(const char*, const char*); confronto di due stringhe
      • char* strcpy(char*, const char*); copia la seconda stringa nella prima
  • Appendice: la classe string
    • Per semplificare la gestione delle stringhe è stata creata la classe string
      • #include<string> per usarla
      • Definiti gli operatori standard:
        • = per l’assegnazione
        • + e += per la concatenazione
        • == e tutti gli altri operatori relazionali per il confronto
        • [] per l’accesso agli elementi
      • Disponibile sintassi simile a quella dei contenitori STL:
        • iteratori: string::iterator e string::const_iterator
        • funzioni begin() , end() , size() , ecc...
      • Interoperabilità con char* :
        • char* c=“Pippo”; string s=c;
        • char* c1 = s.c_str(); s += c;
  • Confronto stringhe C-style e string
    • #include<iostream>
    • #include< cstring >
    • int main(){
    • int err=0;int big=1000000;
    • char* c1 =“LLLong string”;
    • for(int i=0;i<big;i++){
    • int len= strlen(c1) ;
    • char* c2=new char[len+1] ;
    • strcp(c2,c1) ;
    • if( strcmp(c2,c1) )err++;
    • delete[] c2 ;
    • }
    • cout<<err<<“errori”<<endl;
    • return 0;
    • }
    • #include<iostream>
    • #include< string >
    • int main(){
    • int err=0;int big=1000000;
    • string s1=“LLLong string”;
    • for(int i=0;i<big;i++){
    • // int len= s1.size() ;
    • string s2=s1 ;
    • if( s2!=s1 )err++;
    • }
    • cout<<err<<“errori”<<endl;
    • return 0;
    • } // 2 volte piu’ veloce!!!
  • Appendice:operazioni di I/O
    • Si utilizza la libreria iostream
      • Gli operatori di stream >> e << dirigono il flusso da/per le unità desiderate:
        • cout : standard output. Si sono già visti molti esempi
        • cerr : standard error. Si usa come cout
        • cin : standard input (normalmente la tastiera)
    include<iostream> include<string> int main(){ string nome; cout << “Come ti chiami?” << endl; cin >> nome; // Notare la direzione!!! if(nome.empty()) cerr << “Stringa nulla!” << endl; else cout << “Ciao “ << nome << “!” << endl; return 0; }
  • Overloading degli operatori di I/O
    • Gli operatori << e >> possono essere ridefiniti per consentire operazioni del tipo:
        • Vector2D v(1,2);
        • cout << “Il vettore v vale “ << v << endl;
    • Si utilizza una funzione friend :
      • class Vector2D {
      • friend ostream& operator << ( ostream& os , const Vector2D v);
      • [...]
      • }
      • ostream& operator <<( ostream& os , const Vector2D v){ os << “(“ << v.x() << “,” << v.y() << “)”;}
    • Si ottiene:
        • Il vettore v vale (1,2)
  • Appendice: I/O con files
    • E’ possibile definire altre unità di I/O
      • Si utilizza la libreria fstream (include iostream )
      • I files di input sono dichiarati ifstream
      • I files di output sono dichiarati ofstream
      • I files di input/output sono dichiarati fstream
      • Costruttore con argomento const char* (nome file)
    #include < fstream > #include <string> int main(){ ifstream fin (“file1.dat”); // deve esistere! if(!fin){ cerr << “file1.dat non esiste” << endl; return -1; } ofstream fout (“file2.dat”); // se esiste viene sovrascritto int i=0; string parola; while ( inf >> parola) fout << “La “ << ++i << “-esima parola e’ “ << parola << endl; fin.close(); fout.close(); return 0; }
  • Appendice: I/O in memoria
    • E’ possibile definire unità di I/O in memoria (non legate a files)
      • Si utilizza la libreria sstream (include iostream )
      • Le unità di input sono dichiarati istringstream
      • Le unità di output sono dichiarati ostringstream
      • Le unità di input/output sono dichiarati stringstream
      • I costruttori non hanno argomento
      • Il metodo str() applicato ad un oggetto di questo tipo ritorna la stringa ( string ) contenuta nell’unità:
        • ostringstream messaggio;
        • messaggio << “Ciao!” << endl;
        • string s=messaggio .str() ;
  • Appendice: Manipolatori di I/O
    • Modificano il comportamento di una stream .
    boolalpha : true e false rappresentati come stringhe noboolalpha : true e false rappresentati come 1 e 0 (default) showbase : interi stampati col prefisso che indica la base noshowbase : interi stampati senza il prefisso (default) showpoint : floating point stampati sempre col punto decimale noshowpoint : stampa i floating point come interi se non frazionari (default) showpos : stampa + per numeri positivi noshowpos : non stampa + per i numeri positivi (default) skipws: salta gli spazi bianchi in input (default) noskipws : non salta gli spazi bianchi in input uppercase : stampa 0X in esadecimale, E in scientifica lowercase : stampa 0x oppure e (default) dec : interi in base 10 (default) hex : interi in base 16 oct: interi in base 8
  • Appendice: Manipolatori di I/O (2)
    • I seguenti manipolatori richiedono:
      • #include <iomanip>
    left : aggiunge caratteri di riempimento alla destra del val. right : aggiunge caratteri di riempimento alla sinistra internal : aggiunge caratteri fra segno e valore fixed : floating point in notazione decimale (default) scientific : floating point in notazione scientifica flush : svuota il buffer ends : aggiunge il carattere nullo ( ) e svuota il buffer endl : aggiunge un “newline” e svuota il buffer ws : “mangia” gli spazi bianchi setfill(ch) : definisce il carattere di riempimento setprecision(n) : definisce la precisione per i floating point setw(n) : scrive o legge in n caratteri setbase(b) : interi in base b
  • Esempio di I/O con manipolatori
    • Non tutti i compilatori supportano tutti i manipolatori!!!
    #include <iomanip> int main() { cout << &quot;inserisci un numero: &quot;; double num=0; while(cin >> num) { int pi = (int)(num); cout << setfill('0') << setprecision(5) ; cout << &quot;Il numero inserito e' &quot; << num << endl; cout << &quot;La parte intera e' &quot; << pi << &quot;(&quot; << hex << setw(6) << pi << &quot; esadecimale)&quot; << dec << endl; cout << &quot;La parte frazionaria e' &quot; << num-pi << endl; cout << &quot;inserisci un numero: &quot;; } return 0; } inserisci un numero: 12345.678 Il numero inserito e' 12346 La parte intera e' 12345(003039 esadecimale) La parte frazionaria e' 0.678 inserisci un numero:
  • Per saperne di più
    • sugli elementi di base del linguaggio C++
      • **** Lippman, Lajoye, The C++ Primer , 3rd Edition - Addison Wesley
      • *** Pohl, Object-Oriented Programming Using C++, 2nd Edition - Addison Wesley
      • *** Stroustrup, The C++ Programming Language, 3rd Edition - Addison Wesley
    • su trucchi e tranelli in C++
      • **** Myers, Effective C++, Addison Wesley
      • **** Myers, More Effective C++, Addison Wesley
      • *** Coplien, Advanced C++, Addison Wesley
    • su STL
      • **** Glass, Schuchert, The STL <PRIMER>, Prentice Hall
      • *** Ammeraal, Wiley, STL for C++ Programmers -
      • ** Musser, Saini, STL Tutorial and Reference Guide , Addison Wesley
  • Per saperne di più (2)
    • su OO A&D
      • *** Booch, Object-Oriented Analysis and Design with Applications , Benjamin/Cummings
      • *** Booch, Object Solutions , Addison Wesley
    • su UML
      • **** Fowler, Scott, UML Distilled , Addison Wesley
      • *** Booch, Rumbaugh, Jacobson, The Unified Modeling Language User Guide , Addison Wesley
    • sui Design Patterns
      • *** Gamma, Helm, Johnson, Vlissides, Design Patterns , Addison Wesley
  • LA PROGRAMMAZIONE ORIENTATA AGLI OGGETTI Java
  • PROGETTO DI SISTEMI
    • Progettare un “ sistema software ” è cosa ben diversa dal progettare un algoritmo
    • “ CRISI DEL SOFTWARE ”: i costi di gestione diventano preponderanti su quelli di produzione
    • Cosa occorre per ottenere un sistema che non solo funzioni , ma che sia anche “ ben fatto ”?
  • SOFTWARE “BEN FATTO” … ?
    • Ben organizzato
    • Modulare
    • Protetto
    • Riusabile
    • Riconfigurabile
    • Flessibile
    • Documentato
    • Incrementalmente estendibile
    • A componenti
  • LA COSTRUZIONE DEL SOFTWARE
    • Ingredienti computazionali
      • le mosse di un linguaggio
    • Requisiti
      • non basta un sistema che “funzioni”
    • Principi
      • regole per una buona organizzazione
    • Modelli, Concetti, Paradigmi, Pattern
      • fonti di ispirazione
  • LO SVILUPPO STORICO
    • 1950-1970:
      • cosa significa computare?
      • quali mosse primitive deve avere un linguaggio di programmazione?
    • 1970-1980:
      • quali principi di organizzazione del software?
      • basta la programmazione strutturata?
    • 1980-1990:
      • perché il modello a oggetti è importante?
      • vi sono alternative alla classificazione?
    • 1990-2000:
      • quali ripercussioni se la piattaforma computazionale diventa una rete ?
      • come recuperare vecchie applicazioni sulle nuove piattaforme?
    • ...
    LO SVILUPPO STORICO
  • PROGETTO & LINGUAGGI
    • I linguaggi di programmazione devono fornire
    • non solo un modo per esprimere computazioni
    • ma anche un modo per dare struttura alla descrizione
    • e un supporto per organizzare il processo produttivo del software.
  • PROGETTO & STRUMENTI
    • PROBLEMA:
      • le strutture dati e le strutture di controllo (programmazione strutturata)
      • le funzioni e le procedure
      • file e moduli come “contenitori di descrizioni”
    • non bastano per ottenere software
    • modulare e sviluppabile in modo
    • incrementale. Perché?
  • LA “CRISI DIMENSIONALE”
    • Il cambio di dimensioni del problema cambia
    • non solo le “ dimensioni fisiche ”
    • ma anche le astrazioni, i modelli, gli strumenti più opportuni per progettare
    • L’attenzione si sposta
    • dal singolo algoritmo (e da una o più funzioni)
    • alle entità del mondo reale da modellare
    • e agli strumenti che consentono il lavoro di gruppo
  • LA “CRISI DIMENSIONALE”
    • Programmi di piccole dimensioni
    • enfasi sull’ algoritmo
    • programmazione strutturata
    • Programmi di medie dimensioni
    • funzioni e procedure come astrazioni di espressioni/istruzioni complesse
    • decomposizione degli algoritmi in blocchi funzionali
  • LA “CRISI DIMENSIONALE”
    • Programmi di grandi dimensioni
    • devono trattare grandi moli di dati, ma
      • la decomposizione funzionale è inadeguata
      • dati e funzioni che elaborano tali dati sono scor-relati : nulla indica che le una agiscano sugli altri
    • devono essere sviluppati da gruppi, ma
      • la decomposizione funzionale e il disaccoppia-mento dati/funzioni non agevolano la decompo-sizione del lavoro
    • (segue)
  • LA “CRISI DIMENSIONALE”
    • Programmi di grandi dimensioni (segue)
    • trattano dati relativi a entità del mondo reale (persone, oggetti, grafici, documenti)
    • interagiscono con entità del modo reale
    • Tuttavia:
      • le entità del mondo reale non sono &quot;dati&quot; su cui operano delle funzioni
      • sono entità che devono essere trattate in modo coerente alla loro essenza
  • LA “CRISI GESTIONALE”
    • Il costo maggiore nel processo di produzione
    • del software è dovuto alla manutenzione
      • correttiva (per eliminare errori)
      • adattativa (per rispondere a nuove esigenze)
    • Programmi di piccole dimensioni
      • trovare gli errori non è difficilissimo
      • l’impatto delle modifiche è intrinsecamente limi-tato dalle piccole dimensioni del programma
  • LA “CRISI GESTIONALE”
    • Programmi di medie dimensioni
      • individuare gli errori è già più complesso
      • l’impatto delle modifiche si propaga, a causa del non-accoppiamento dati/funzioni, anche a fun-zioni o procedure diverse da quella modificata.
    • Programmi di grandi dimensioni
      • trovare gli errori può essere estremamente difficile e oneroso
      • data la propagazione delle modifiche, ogni cambiamento coinvolge tutto il team di sviluppo .
  • LA “CRISI GESTIONALE”
    • Programmi di medie dimensioni
      • individuare gli errori è già più complesso
      • l’impatto delle modifiche si propaga, a causa del non-accoppiamento dati/funzioni, anche a fun-zioni o procedure diverse da quella modificata.
    • Programmi di grandi dimensioni
      • trovare gli errori può essere estremamente difficile e oneroso
      • data la propagazione delle modifiche, ogni cambiamento coinvolge tutto il team di sviluppo .
  • L’OBIETTIVO
    • Costruzione di software
    • ben organizzato , modulare, protetto, riusabile, r iconfigurabile (dinamicamente?), flessibile, d ocumentato, incrementalmente estendibile, …
    • L'enfasi non è più tutta / solo / prioritariamente
    • su efficienza e su ottimizzazione .
  • EFFICIENZA… MA NON SOLO
    • Premature optimization is the root of all evil
      • Donald E. Knuth
    • Make it work first, before you make it work fast
      • Bruce Whiteside
    • Make it fail-safe before you make it faster
    • Make it clear before you make it faster
      • Kernighan A. Plaugher
  • QUALE PROGETTO?
    • Spesso
    • si studia un linguaggio
    • si “pensa” in termini del linguaggio conosciuto, usando
      • i costrutti del linguaggio
      • l’ information space del linguaggio
      • metodologie legate al linguaggio ( idiomi, framework )
      • schemi standard ( pattern )
  • Linguaggi: un po’ di storia Albori: Macchine a programma memorizzato, Programmi come dati Linguaggio Macchina Assemblatore FORTRAN (calcolo scientifico) COBOL (Data Processing) Anni ’60: Formalizzazione della sintassi, Strutture a blocchi, implementazione del  -calcolo LISP (LISt Processing) ALGOL PL/I – ALGOL ‘68 (Linguaggio universale)
  • L’era moderna: Programmazione strutturata, Metodologie, Astrazione, Linguaggi ad alto livello per la programmazione di sistema PASCAL C ADA Universale? LISP Varie versioni della logica PROLOG ML Programmazione orientata agli oggetti C++ JAVA
  • Paradigmi
    • Per paradigmi di programmazione si intendono i “modi” in cui vengono specificati i programmi
    • Non si tratta tanto del tipo di linguaggio usato, ma del contesto più ampio al quale un certo linguaggio appartiene
    • Parliamo di come viene organizzata la programmazione, con quali caratteristiche: stile, livello di dettaglio, “forma mentis” del programmatore
    • Programmazione non strutturata
    • Programmazione procedurale
    • Programmazione modulare
    • Programmazione ad oggetti
    Paradigmi di programmazione Lezione 1
  • Programmazione non strutturata Lezione 1 Il programma è costituito da un unico blocco di codice detto &quot;main&quot; dentro il quale vengono manipolati i dati in maniera totalmente sequenziale
  • Programmazione procedurale Lezione 1 Il concetto base è quello di raggruppare i pezzi di programma ripetuti in porzioni di codice utilizzabili e richiamabili ogni volta che se ne presenti l'esigenza; queste porzioni di codice sono chiamate procedure. Il programma è costituito da un unico file.
  • Programmazione modulare Lezione 1 Le procedure aventi un dominio comune (ad esempio, procedure che eseguono operazioni matematiche) vengono raggruppate in moduli separati. Il programma è costituito da più file.
  • Programmazione orientata agli oggetti (Object Oriented Programming - OOP) Lezione 1 E’ basato sul fatto che esistono una serie di oggetti che interagiscono vicendevolmente, scambiandosi messaggi ma mantenendo ognuno il proprio stato ed i propri dati.
  • Origini della programmazione ad oggetti
    • Anni ’60: Simula 1 e Simula 67
    • Anni ’70: Smalltalk
    • Anni ’80: ADA – consacrazione della programmazione ad oggetti
    • Tra i più noti linguaggi di programmazione ad oggetti: Java, C++, Delphi, C#, Visual Basic.NET
    Lezione 1
  • Motivazioni
    • Migliorare la qualità del software
    • I programmi di grandi dimensioni vengono scomposti in moduli, che chiameremo oggetti
    • Ne trae beneficio la fase di manutenzione
    • Riutilizzo del codice
    Lezione 1
  • Filosofia del corso
    • ” per me non è importante che il codice &quot;funzioni&quot;, perché io do per scontato che lo faccia. Le cose che mi interessano sono altre, in primissimo luogo la manutenibilità del codice a distanza di anni e da parte di persone diverse“
    • [un imprenditore IT]
  • Object Oriented Programming
    • Introduzione
    • Principi di OOP
    • Classi ed oggetti
    • Attributi, metodi e proprietà
    • Incapsulamento
    • Ereditarietà
    • Polimorfismo
    • Astrazione
  • A World of Objects
    • Sin dalla loro introduzione negli anni 60, i principi della programmazione ad oggetti hanno influenzato lo sviluppo del software
    • La Programmazione Orientata agli Oggetti (OOP) è un paradigma che porta a suddividere un problema complesso in parti (oggetti) in reciproca interazione tramite messaggi
    • La filosofia di base porta a modellare il mondo reale attraverso entità astratte (il telefono cellulare, una palla che rimbalza, i numeri complessi) in maniera verosimile
  • Il paradigma ad oggetti
    • Formalizza mediante le classi il concetto di modulo che incapsula i dati e le procedure per modificarli
    • Le classi si definiscono in una struttura gerarchica e ereditano caratteristiche e funzionalità
    • Obiettivo: migliorare l’efficienza del processo di produzione e mantenimento del software
  • Pilastri della OOP
    • Astrazione
      • Il meccanismo con cui si specifica le caratteristiche peculiari di un oggetto che lo differenzia da altri
    • Incapsulamento dei dati
      • Il processo di nascondere i dettagli di definizione degli oggetti, solo le interfacce con l’esterno devono essere visibili
    • Ereditarietà
      • Gli oggetti sono definiti in una gerarchia ed ereditano dall’immediato parente caratteristiche comuni, che possono essere specializzate
    • Polimorfismo
      • Possibilità di eseguire funzioni con lo stesso nome che pure sono state specializzate per una particolare classe
  • Introduzione agli oggetti
    • Interagiamo con oggetti di uso quotidiano, conoscendone le funzioni , ma non il funzionamento interno
      • Gli oggetti sono scatole nere dotate di interfaccia che limita l’accesso ai meccanismi interni
      • Gli oggetti hanno uno stato
        • L’insieme delle proprietà che lo caratterizzano in un dato istante
      • e un comportamento
        • L’insieme delle azioni che un oggetto può compiere
    • Un oggetto sw è un’ astrazione o un modello della realtà che limita il numero dei dettagli rappresentati all’essenziale per il contesto considerato
  • What’s in an object
    • Un oggetto è caratterizzato da dei dati, ovvero dal suo stato;
    • Fornisce metodi per accedere e manipolare questi dati, determinando il suo comportamento;
    • Rappresenta una unità reale, cioè la sua identità.
    • Un esempio: L’oggetto telefono cellulare…
  • L’oggetto TelefonoCellulare
    • Lo stato di un telefono cellulare può essere caratterizzato da:
      • E’ acceso o spento
      • In che modalità si trova: stand-by, conversazione, composizione
      • Il volume audio, l’ultimo numero digitato.
    • E’ possibile interagire con il telefono cellulare mediante la tastiera o altri tasti di controllo modificandone lo stato ed il comportamento.
    • E’ possibile identificare univocamente il telefono cellulare grazie al numero IMEI.
  • Astrazione
    • L’astrazione nasconde o ignora dettagli inessenziali
    • Effettuiamo astrazioni continuamente
      • Possiamo trattare solo poche informazioni contemporaneamente
      • Ma se raggruppiamo le informazioni (come gli oggetti) allora possiamo trattare informazioni più complicate
    • Un oggetto sw è un’astrazione
      • Non ci preoccupiamo dei suoi dettagli interni per usarlo
      • Non conosciamo come funziona il metodo println quando l’invochiamo
    • Quindi, possiamo anche scrivere software complesso organizzandolo attentamente in classi e oggetti
  • Gli oggetti software
    • Lo stato di un oggetto sw è descritto e rappresentato da una o più variabili
      • Una variabile è un dato individuato da un identificatore
    • il comportamento è definito dai metodi
    • Un oggetto sw è costituito dall’insieme delle variabili e dei metodi
  • Oggetti e classi
    • Gli oggetti sono generati da una classe
      • Si dicono anche istanze della classe
    • La classe è uno schema per produrre una categoria di oggetti identici di struttura
      • La classe costituisce il prototipo
      • La classe descrive le caratteristiche di un oggetto
      • Una classe è una fabbrica di istanze: possiede lo schema e la tecnica di produzione
  • Gli oggetti come astrazione
    • Un oggetto che modella una bicicletta
      • Una velocità (20 Km/h), il giro dei pedali (15 g/m) e la marcia (5°) sono variabili di istanza
      • proprietà rappresentate in ciascuna bicicletta modellata
  • Gli oggetti come astrazione – 2
    • Inoltre nel modello rappresentiamo funzioni come frenare o cambiare marcia , che modificano le variabili d’istanza
    • Si chiamano metodi d’istanza perché hanno accesso alle variabili d’istanza e le modificano
  • Le istanze
    • Definita una classe, si possono creare un numero arbitrario di oggetti appartenenti alla classe
  • Incapsulamento dei dati
    • Nascondere le informazioni fornendo un’interfaccia
    • Le variabili di un oggetto, che ne rappresentano lo stato, sono nascoste all’interno dell’oggetto, accessibili solo ai metodi
    • Idealmente i metodi proteggono le variabili
    • 3 diversi livelli di accesso a metodi e variabili
      • public : accessibili a chiunque
      • private : accessibili solo alla classe
      • protected : accessibili a classe, sottoclassi e pacchetto
    • Consente modularità e flessibilità
  • Messaggi (1/3)
    • Gli oggetti interagiscono tra loro per ottenere funzioni più complesse
      • La bicicletta appesa in garage è un oggetto e basta, ci vuole un ciclista che interagisca con lei perché diventi interessante
    • Gli oggetti sw per interagire si mandano messaggi
      • Chiedendo di eseguire un certo metodo
    Il ricevente:
  • Messaggi (2/3)
    • Spesso i metodi necessitano di informazioni per poter essere eseguiti: i parametri
    • Tre componenti:
      • L’oggetto a cui il messaggio è rivolto: il ricevente
      • Il metodo da eseguire per ottenere un certo effetto
      • I parametri se necessari al metodo
    Il ricevente: Il messaggio:
  • Messaggi 3/3
    • Un oggetto può essere visto come un insieme di servizi che possiamo chiedere di eseguire
    • I servizi sono definiti dai metodi
    • Il comportamento degli oggetti è definito dai suoi metodi e il meccanismo di invio dei messaggi consente l’interazione tra gli oggetti
    • Gli oggetti che si scambiano i messaggi possono anche essere ‘ distanti’ tra loro
      • Su macchine diverse
      • Non appartenenti allo stesso modello
  • Interfaccia
    • L’ interfaccia è l’insieme dei messaggi che un oggetto è in grado di interpretare
    • Un oggetto deve soddisfare la richiesta di un messaggio
    • Eseguendo il metodo si soddisfa la risposta ad un messaggio da parte di un agente
    nome: carlo marcia: 5 vel: 20 ciclista_A bicicletta_rossa cambia (marcia)
  • Inviare messaggi
    • Il ciclista ciclista_A che vuole cambiare marcia invia il messaggio all’oggetto bicicletta_rossa
    bicicletta_rossa.cambia(2); informazioni fornite al metodo oggetto metodo i parametri
  • Invocazione di un metodo
    • Molte istruzioni sono invocazioni di metodi su oggetti
    • La sintassi della chiamata del metodo:
    • Chiediamo il servizio di stampa , invocando il metodo println dell’oggetto System.out
    System.out.println (“Hello deep and cruel Java World!&quot;); oggetto.nomeMetodo (parametri) oggetto metodo i parametri
  • Metodi e oggetti
    • I metodi possono essere invocati su oggetti della classe che hanno quel metodo nella loro interfaccia
      • Il metodo println si può applicare a oggetti della classe PrintStream
    • System.out.println()
      • Il metodo length si può applicare a oggetti della classe String
      • “ salute a tutti”.length()
      • Quindi causa errore chiamare:
      • “ salute a tutti”.println()
  • I membri delle classi
    • Le classi contengono 2 tipi di membri , definiti per l’intera classe o per le singole istanze
      • Le variabili o i campi , che rappresentano lo stato della classe o degli oggetti
      • I metodi , che rappresentano il comportamento: codice eseguibile sottoforma di istruzioni
    • Il tipo di un oggetto è definito dalla classe di appartenenza
  • Esempio
    • La classe Point della libreria awt ha due campi, x e y , che rappresentano le coordinate del punto
    • I campi sono dichiarati public , cioè chiunque acceda alla classe Point può modificarli
    Class Point { public int x, y; }
    • La classe Rectangle e i campi d’istanza
    • I campi x e y rappresentano la posizione dell’angolo alto sinistro e i campi width e height rispettivamente l’ampiezza e l’attezza
    • Si noti che l’astrazione operata consiste nel considerare un rettangolo come una collezione di 4 valori numerici
    La classe predefinita Rectangle width (x, y) height width Rectangle 20 15 10 5 x y height
  • Creare oggetti
    • Gli oggetti vengono creati mediante uno speciale metodo di istanziazione , detto costruttore
    • L’operatore new seguito dal nome della classe istanzia un nuovo oggetto con valori di default dei campi:
      • new Rectangle()
      • Costruisce un rettangolo con i 4 campi al valore 0
    • o con i valori passati come parametri
      • new Rectangle(5, 10, 15, 20)
      • Costruisce l’oggetto raffigurato prima
  • L’operatore new
    • Si usa per istanziare nuovi oggetti di una classe
    • È un operatore unario e viene prefisso al proprio argomento: un costruttore della classe
    • new costruttore_classe () costituisce una espressione
    • Riporta un valore: un riferimento all’oggetto della classe specificata dal costruttore
    • Il riferimento viene generalmente salvato in una variabile mediante assegnamento
  • In memoria
    • La dichiarazione di una variabile oggetto
    • Rectangle scatola;
    • non causa la sua inizializzazione, che va effettuata esplicitamente mediante l’operatore new :
    scatola scatola Rectangle 20 15 10 5 x y height width
  • Riferimenti a oggetti
    • Il riferimento descrive la posizione dell’oggetto sullo heap
    • Più variabili possono fare riferimento allo stesso oggetto
    • Rectangle scatola;
    • scatola = new Rectangle (5,10,15,20);
    • Rectangle contenitore = scatola;
    • Ora scatola e contenitore si riferiscono allo stesso oggetto
  • Errore comune
    • Dimenticare l’inizializzazione di variabili oggetto
    • Rectangle mio_rettangolo;
    • * mio_rettangolo.translate (5, 5);
    • Saluti_2 salutaCarlo;
    • * salutaCarlo.diCiao();
    • Le istruzioni * generano un errore : si applica un metodo a un oggetto che non esiste ancora
    • La dichiarazione serve solo per creare la variabile oggetto, ma non per inizializzarla;
    • L’inizializzazione va effettuata esplicitamente mediante la chimata all’operatore new
  • Costruttori vs metodi
    • I costruttori non sono metodi
    • I costruttori non possono essere invocati su oggetti esistenti
    • I costruttori non vengono invocati come i metodi mediante l’operatore dot ( . )
    • I costruttori vengono invocati solo all’atto della generazione di un oggetto tramite l’operatore new
    • Errore:
    • Saluti_2 salutatore_di_Andrea;
    • * salutatore_di_Andrea.Saluti_2(“Andrea”);
  • Approccio orientato agli Oggetti (intro)
    • Pensare e rappresentare problemi usando concetti del mondo reale
    • Oggetti: rappresentano proprietà e comportamento in un unica entità
    • Dati e comportamento in un unico oggetto singolo
    • Un oggetto è definito dal suo
      • stato - descrive le sue caratteristiche
      • comportamento - quello che può fare
  • Esempio
    • Ad esempio: il modello di una moneta
    • Una moneta può essere lanciata per consentire una scelta casuale tra due valori: testa o croce
    • Lo stato della moneta è la sua faccia corrente ( testa o croce )
    • Il comportamento consiste nel fatto di poter essere lanciata
    • Il comportamento può modificare il suo stato
    Dati: testa, crece Stato=testa
    • Lancimi-> modifica lo stato
    moneta
  • Alcune differenze tra OO e procedurale
    • OOP: dati e comportamento contenuti in un oggetto singolo
    • Procedurale: dati e comportamento sono separati
    • OOP: divide il problema in oggetti separati che realizzano azioni relazionadosi o utilizzando altri oggetti
    • Procedurale: ad alte complessità si evidenzia un cedimento del sistema
    • OOP: manutenzione, riusabilità e modifiche possono essere eseguite in modo più semplice della programmazione procedurale
  • Esempio: conto corrente
    • Programmazione procedurale:
      • Decomposizione funzionale del problema
        • Divisione del problema in moduli
        • Struttura dati (Numero correntista, Nome correntista, Saldo
        • Implementazione delle funzioni per operare sui dati:
          • Deposito(ID, #)
          • Prelievo(ID, #)
          • CaolcoInteressi(ID)
          • ......
  • Esempio: conto corrente
    • Programmazione ad Oggetti
      • Dati e funzioni non sono entità separate
      • Programma: insieme di oggetti, che sono istanze di un tipo di dato astratto
    ContoCorrente NumeroCorrentista NomeCorrentista Saldo NumeroOperazioni Deposita(valore) Preleva(valore) CalcolaInteressi() IncrementaNumeroOperzazioni LeggiNumeroOperazioni()
  • OOP
    • Esempio oggetto ContoCorrente
      • Un particolare conto corrente è una ‘istanza’ del tipo dati astratti
      • Ogni oggetto deve essere creato per essere utilizzato
        • Esempio:
        • ContoCorrente cc = new ContoCorrente();
        • cc.Deposito(1000);
  • Modelli orientato agli Oggetti
    • Modello ad oggetti
      • Il mondo viene visto come un sistema di cose
    Comportamento visibile Un oggetto Stato interno nascosto Oggetto = stato + comportamento + identità
  • Passi per la modellazione
    • Identificare gli oggetti
    • Identificare il comportamento degli oggetti
    • Identificare le relazioni tra gli oggetti
    • Realizzare gli oggetti
  • Approccio orientato agli oggetti
    • Caratteristiche di un oggetto:
      • Attributi (Struttura dati)
      • Comportamento
    • Caratteristiche richiesto da un approccio orientato agli oggetti
      • Identità
      • Polimorfismo
      • Ereditarietà
  • Approccio orientato agli Oggetti
    • Identità
      • Oggetti sono distinti: ogni oggetto ha la sua identità anche se i suoi attributi sono identici
      • Esempio: due mele anche se di colore e forma identiche sono due oggetti distinti
      • Oggetti sono definiti tramite un linguaggio di programmazione
  • Approccio orientato agli Oggetti
    • Polimorfismo
      • Ancora persto per capire tale caratteristica
      • “ Il poliformismo, nella programmazione orientata agli oggetti, permette diversi comportamenti da parte della stessa operazione”
  • Approccio orientato agli Oggetti
    • Ereditarietà
      • Creazione di una gerarchia tra gli oggetto o classe
      • Esistenza di una super classe, un oggetto che contiene tutti gli altri oggetti
      • La superclasse fattorizza le proprietà comuni di diverse classi
      • Un oggetto o classe eredita tutte le proprietà della super classe e aggiunge altre proprietà
      • Normalmente le proprietà della super classe non sono ripetute nelle sottoclassi
      • se ripetute, in alcuni casi, si hanno degli effetti di Polimorfismo
  • Parliamo di Classi
    • Possiamo definire una classe per produrre oggetti specifici
    • Ad esempio: una classe per simulare il lancio di una moneta
    • Scriviamo la classe Moneta per rappresentare il modello di una moneta
  • Cos’e’ una classe
    • Una classe contiene la dichiarazione dei dati e dei metodi
    Dichiarazioni di dati stato Dichiarazioni di metodi comportamento int x, y; char ch;
  • Classi e istanza faccia 0 moneta_1 class Moneta Moneta faccia 1 moneta_2 Moneta Moneta() lancia() dammiFaccia () int faccia ;
  • Riassunto
    • Programmi per computer sono simulazioni digitali di modelli concettuali e fisici
    • Un oggetto è una singola istanza di una classe, che contiene la struttura e il comportamento definiti dalla classe
    • Spesso ci si riferisci a tali oggetti come “istanze di una classe”
  • Programmazione ad oggetti
    • Oggetti
    • Classi
    • Interazione tra oggetti
    • Incapsulamento
    • Interfaccia
    • Accesso agli attributi
  • Classi
    • Possono esistere più oggetti che hanno gli stessi attributi, anche con valori diversi, e che dispongono degli stessi metodi. Si dice che questi oggetti appartengono alla stessa classe
    • Una classe specifica gli attributi, senza indicarne il valore, e i metodi che devono avere gli oggetti che appartengono alla classe
    • La classe quindi crea più oggetti tutti con gli stessi attributi e gli stessi metodi. Gli oggetti creati a partire da una classe vengono chiamati istanze della classe
    • Due istanze della stessa classe sono distinguibili solo per il valore dei loro attributi, mentre il loro comportamento (metodo) è lo stesso
    Lezione 2
  • Classi
    • La struttura di una classe è la seguente:
    Lezione 2 Diagramma delle classi <metodo1> <metodo2> … <attributo1> <attributo2> … <nome classe>
  • Classi
    • Esempio:
    Lezione 2 Avviati Accelera Fermati Gira Cambia marcia Rifornisciti Velocità Colore Numero di porte Marca Automobile
  • INTERFACCIA E IMPLEMENTAZIONE
    • L' interfaccia esprime una vista astratta di un ente computazionale, nascon-dendone
      • l'organizzazione interna
      • i dettagli di funzionamento
    • L' implementazione esprime
      • la rappresentazione dello stato interno
      • il codice
    • di un ente computazionale
  • ASTRAZIONE
    • Si focalizza sul funzionamento osservabile di un ente
    • ” Abstraction helps people to think about what they are doing ”
      • la struttura interna di un servitore è inessenziale agli occhi del cliente
      • basta assicurare il rispetto del contratto stabilito dall’ interfaccia.
  • INCAPSULAMENTO
    • Si focalizza sull’ implementazione di un ente
    • “ Encapsulation allows program changes to be reliably made with limited effort ”
    • Astrazione e incapsulamento sono concetti complementari .
  • INDIPENDENZA DALLA RAPPRESENTAZIONE
    • Incapsulamento comporta che la rappresentazione concreta di un dato
    • può essere modificata
    • senza che vi siano ripercussioni sul resto del programma.
  • DAL DIRE AL FARE ...
    • In assenza di precisi supporti linguistici, in fase di codifica si può però compromettere il livello di astrazione
    • e con esso la modularità e la riusabilità della soluzione.
  • RAPPRESENTAZIONE & ASTRAZIONE
    • Attraverso i costruttori di tipo ( array, struct , enum , etc.) il progettista può definire strutture dati che siano la rappresentazione concreta delle astrazioni che ha in mente.
    • Occorre catturare la semantica delle astrazioni di dato, cercando di impedire l’accesso diretto alla rappresentazione concreta del dato.
  • Java
  • JAVA: obiettivi di progetto del linguaggio Nota storica : Il linguaggio JAVA (inizialmente Oak ) è stato progettato in origine per programmare i microchip di elettrodomestici REQUISITI PROGETTUALI PRINCIPALI
    • familiare
    • object-oriented
    • robusto
    • efficiente
    • sicuro
    • portabile
    • semplice
    • concorrente
    • dinamico
    • distribuito
  • JAVA ha una sintassi familiare
    • I progettisti di JAVA sapevano che un nuovo linguaggio
    • non avrebbe preso piede se non avesse avesse avuto una
    • sintassi familiare ai programmatori professionisti, così
    • scelsero di utilizzare quanto più possibile una sintassi
    • simile al C++
    • - JAVA non è comunque la versione “per Internet” di C++
    • E’ un linguaggio fondato sulle necessità e sulle esperienze
    • di “veri” programmatori
  • JAVA è object-oriented
    • JAVA risponde all’esigenza di realizzare sistemi software
    • facili da modificare e manutenere
    • - JAVA consente alti livelli di riusabilità del codice
    • - JAVA fornisce un’arsenale di classi per lo sviluppo di
    • interfacce utente e di applicazioni Internet impiegabili con
    • relativa facilità
  • JAVA è robusto
    • Una delle principali fonti di crash dei programmi scritti in
    • C/C++ è l’uso scorretto dell’aritmetica dei puntatori:
    • JAVA non fornisce tipi puntatori, né tanto meno l’aritmetica
    • dei puntatori
  • Linguaggi compilati e interpretati linguaggio compilato Il compilatore produce un eseguibile in codice macchina . L’esecuzione sarà molto veloce ma lo stesso eseguibile non può essere usato su piattaforme diverse. linguaggio interpretato Il codice é indipendente dalla piattaforma , ma deve essere eseguito attraverso un interprete che in genere è molto poco efficiente . Java ha un compilatore ed un interprete.
  • JAVA è efficiente
    • Sebbene l’eseguibile prodotto dal compilatore JAVA sia
    • una sequenza di comandi per un interprete, ciò rende i
    • programmi JAVA mediamente poco più lenti
    • di corrispondenti programmi C++.
    • La perdita di efficienza che ne deriva è più che accettabile
    • per il tipo di applicazioni cui è solitamente applicato JAVA,
    • tipicamente programmi altamente interattivi
    • Altri linguaggi interpretati quali BASIC, Tcl, PERL,
    • presentano livelli di inefficienza tali da limitarne decisamente
    • la possibilità di utilizzo
  • JAVA è sicuro
    • Il rischio di infezione virale o di introduzione di “cavalli di
    • Troia” nell’eseguire sul proprio computer programmi
    • convenzionali di provenienza incerta è molto alto. Ciò
    • rendeva la pratica di “scaricarsi” programmi eseguibili da
    • Internet qualcosa di poco sicuro e da evitare
    • JAVA offre un ambiente di esecuzione sicuro confinando
    • il programma scaricato da Internet in un “firewall” da cui
    • non è possibile accedere ad altre parti del computer
  • JAVA è portabile (indipendente dalla piattaforma)
    • Programmi scritti in linguaggi convenzionali quali il C e il
    • C++ sono, almeno in teoria, portabili da una piattaforma
    • all’altra, a patto di ricompilarli per la nuova piattaforma
    • Dei programmi scaricabili da Internet si ha a disposizione
    • spesso solo l’eseguibile, specifico per ciascun tipo di CPU se
    • si tratta di programmi scritti in C/C++
    • Se pure fosse disponibile il sorgente del programma,
    • saremmo costretti a ricompilarlo prima di poterlo eseguire
    • - JAVA: la magia del Bytecode
  • JAVA è portabile: bytecode e macchina virtuale Codice sorgente Compilatore Codice oggetto CPU Compilatore convenzionale Codice sorgente Compilatore Bytecode Macchina virtuale per computer A Compilatore JAVA Macchina virtuale per computer B Macchina virtuale per computer C
  • JAVA è semplice
    • JAVA è facile da imparare e da impiegare in maniera
    • produttiva, soprattutto se si conosce la filosofia di fondo
    • della programmazione a oggetti e/o il linguaggio C++
    • Le caratteristiche più complesse di C++ sono state escluse
    • da JAVA, oppure realizzate in maniera più semplice
    • JAVA non comprende caratteristiche insolite o sorprendenti:
    • esiste sempre un numero ridotto di modi ben chiari e definiti
    • per eseguire un determinato compito
    • A differenza di altri linguaggi sovraccarichi di caratteristiche
    • (esempio, ADA), JAVA ha un numero minimo di caratteristiche
    • di base, estensibili se necessario con l’uso di librerie
  • JAVA è concorrente
    • JAVA fornisce gli strumenti per gestire flussi di controllo
    • concorrenti: i Thread e i meccanismi di sincronizzazione
    • L’approccio facile alla concorrenza offerto da JAVA
    • permette di concentrarsi sul comportamento specifico del
    • programma, piuttosto che sul come realizzare e gestire il
    • mutlitasking
  • JAVA è dinamico
    • I programmi JAVA gestiscono estensivamente informazioni
    • di tipo run-time per l’accesso agli oggetti durante
    • l’esecuzione (es. binding dinamico)
  • JAVA è distribuito
    • JAVA gestisce i protocolli TCP/IP: accedere ad una risorsa
    • tramite un URL è del tutto analogo all’accedere a un file
    • - Invio di messaggi remoti: programmazione client/server
  • Programmazione in Java
    • Applicazione : programma eseguito dal sistema operativo
    • Applet : applicazione, allegata ad una pagina ipertestuale HTML ed eseguita dal visualizzatore di pagina (browser)
    • Servlet : applicazioni eseguita sul lato server in seguito ad una specifica richiesta
  • La classe
    • Unità fondamentale della programmazione orientata agli oggetti
    • Una classe è costituita da almeno un nome , che la identifica in modo univoco, e una coppia di parentesi graffe { } che dovranno contenere il corpo della classe (dichiarazioni e istruzioni)
  • I metodi
    • Le istruzioni devono essere contenute in particolari moduli detti metodi
    • un metodo ha una struttura simile a quella della classe: è definito tramite un nome e una coppia di parentesi graffe (blocco)
    • I nomi dei metodi e delle classi possono essere preceduti da altri termini (es. public, static, ecc.)
  • Applicazioni
    • Un’applicazione deve sempre contenere il metodo main (principale) entro al quale inserire le istruzioni dalle quali avrà inizio l'esecuzione del programma. Ad esempio:
    • public class Vuota {
    • public static void main(String args[ ]) {
    • // Inserire le istruzioni del programma
    • }
    • }
  • Commenti /* Commento di più righe Commento di più righe Commento di più righe */ // Commento di una riga /** Commento di documentazione (Javadoc)
  • Identificatori
    • Designano gli elementi della programmazione
    • Possono essere composti da lettere, cifre, il carattere _ e il carattere $
    • Non possono iniziare con una cifra
    • Simboli maiuscoli e minuscoli sono trattati come caratteri diversi (case sensitive)
    • Alcuni identificatori hanno un significato prestabilito: parole chiave e riservate; questi identificatori non possono essere ridefiniti
  • Parole chiave e riservate abstract boolean break byte case catch char class const 2 continue default do double else extends false 1 final finally float for goto 2 if implements import instanceof int interface long native new null 1 package private protected public return short static strictfp super switch synchronized this throw throws transient true 1 try void volatile while 1 . parole riservate; 2 . parole al momento non utilizzate
  • Tipi di dati (primitivi) (*) tipo char unicode a 16 bit compatibile con i numeri interi Interi long 64 (±) int 32 (±) short 16 (±) byte 8 (±) tipo bit Virgola mobile (reali) 64 32 bit double float tipo Logico Carattere char (*) (16 bit) boolean Tipo
  • Dichiarazioni final float IVA = 0,20; Costanti import awt.*; Librerie V a r i a b i l i int n; float x; char c; boolean enunciato; int v[] = new int [3]; String parola; Esempi
  • Operatori aritmetici --n ; n-- Decremento ++n ; n++ Incremento / Divisione % Modulo * Moltiplicazione - Sottrazione + Addizione Simbolo Operatore
  • Operatori logici Simbolo Operatore ! Negazione || Disgiunzione Inclusiva && Congiunzione ^ Disgiunzione esclusiva
  • Operatori bitwise Operano su numeri interi bit per bit ^ Disgiunzione esclusiva Simbolo Operatore | Disgiunzione Inclusiva & Congiunzione ~ Complemento
  • Operatori bitwise (Esempi)
    • 110
    • &
    • 010
    • 010
    110 | 010 110 110 ^ 010 100 ~101 = 010
  • Operatori di scorrimento (shifting) Operano su numeri interi bit per bit Simbolo Operatore << Scorrimento a sinistra con riempimento di zeri a destra >> Scorrimento a destra con estensione del bit di segno da sinistra >>> Scorrimento a destra con riempimento di zeri a sinistra
  • Operatori di assegnazione e relazione Simbolo Operatore = Di assegnazione < Minore > Maggiore != Diverso == Uguale <= Non maggiore >= Non minore
  • Forme abbreviate (esempi con operatori aritmetci) Possono essere utilizzate anche con altri operatori binari a = a / b a /= b Divisione a = a * b a *= b Moltiplicazione a = a - b a -= b Sottrazione a = a + b a += b Addizione equivale a Forma abbreviata Operazione
  • Caratteri speciali (Sequenze escape) Tabulazione A capo (new line) Inizio riga (carriage return) Cancella a sinistra (backspace)  Barra inversa Avanzamento pagina (form feed) f Apice ’ Virgolette ” Descrizione Carattere
  • Conversioni di tipo int i = 24; long n = i; A un tipo più ‘capiente’ viene assegnato un tipo meno ‘capiente’ double  float  long  int  char  short  byte esempio Implicita (automatica) long n = 24; int i = ( int ) n; Si indica di fronte alla variabile il nuovo tipo tra parentesi : (nuovo_tipo) variabile ; esempio Esplicita (casting)
  • Applicazioni: classe “Hello” public class Hello { // Una classe per cominciare a lavorare con Java public static void main(String[] args) { // Mostra la stringa “Ciao, come stai?” System.out.println(&quot;Ciao, come stai?&quot;); } }
  • Applicazioni: classe “Somma” public class Somma { // Calcola la somma di 4 e 5 public static void main(String[] args) { // dichiarazione variabili e assegnazione valori int a = 4; int b = 5; // Mostra il risultato della somma System.out.println(“a+b = “ + (a+b)); } }
  • Selezione if (condizione) istruzione; if if (condizione) { istruzione; istruzione; …; } else {istruzione; istruzione; …; } if else (blocco) if (condizione) istruzione; else i struzione; if else
  • Selezione multipla switch (i) // i variabile byte o short o int o char { case 1: istruzione; break; case 2: { istruz; istruz; …; } break; case 3: { istruz; istruz; …; } break; default : { istruz; istruz; …; } } switch
  • Ciclo enumerativo Nota: si possono usare le istruzioni break o continue per uscire dal ciclo o riprenderlo for for (int i=start; i<=stop; i++) { istruzione; istruzione; …; } for (int i=start; i<=stop; i--) { istruzione; istruzione; …; }
  • Ciclo condizionato do while do { istruzione; istruzione; …; } while (condizione); while (condizione) { istruzione; istruzione; …; }
  • Inizializzazione degli oggetti
    • Costruttore di default
      • E’ l’inizializzazione eseguita automaticamente se non sono stati definiti altri costruttori
    • Il costruttore di una sottoclasse può chiamare quello della superclasse tramite il metodo super
      • La chiamata a super deve essere la prima istruzione del costruttore
  • Costruttori (1) class MezzoDiTrasporto { int velocitaMassima; int numeroPasseggeri; MezzoDiTrasporto (int velocitaMassima, int numeroPasseggeri) { this.velocitaMassima = velocitaMassima; this.numeroPasseggeri = numeroPasseggeri; } } class Autove icolo extends MezzoDiTrasporto { String tipoDiMotore; int potenza; Autove icolo (int velocitaMassima, int numeroPasseggeri, int potenza) { super (velocitaMassima, numeroPasseggeri); this.potenza = potenza; } } class Furgone extends Autove icolo { int portata; Furgone (int velocitaMassima, int potenza, int portata) { super (velocitaMassima, 2, potenza); this.portata = portata; } } this.potenza = potenza; this.portata = portata; this.velocitaMassima = velocitaMassima; this.numeroPasseggeri = numeroPasseggeri;
  • Costruttori (2)
    • Nell’ordine vengono eseguiti:
      • costruttore delle classi padre
      • inizializzazione campi locali
      • esecuzione resto del codice del costruttore
    • Esempio:
    class Furgone extends Autoveicolo { int portata; Motore motore = new Motore(); Furgone (i n t velMax, int pot, int port) { super (velMax, 2, pot); portata = port; } } 1 super (velMax, 2, pot); 2 Motore motore = new Motore(); 3 portata = port;
  • Specificatori di accesso
    • Organizzare le classi in librerie, ma quali metodi e attributi di una classe si possono usare?
    • Definire per ogni membro della classe quale visibilità offre ai possibili clienti
      • può essere specificato sia per metodi che per attributi
    • Possibilità di accesso:
      • (friendly)
      • public
      • protected
      • private
  • (friendly)
    • Accesso di default, non ha una clausola particolare
    • tutte le classi all’interno dello stesso package hanno accesso ai membri friendly (package access)
      • Default package (friendly):
        • classi che non appartengono a nessun package
        • sono nella stessa directory
    • La dichiarazione di quell’attributo o metodo lo rende accessibile a tutti
    (relazione fra classi: package ) Specificatori di accesso public
    • Nessuno può accedere a quel metodo o attributo eccetto la classe stessa all’interno dei propri metodi
      • lavoro cooperativo: ognuno può modificare quanto da lui dichiarato privato senza alcun impatto sul codice degli altri sviluppatori
      • utile soprattutto per il multithreading
    • Garantire accesso a attributi e metodi per le sole classi derivate
    protected (relazione fra classi: ereditarietà ) ) Specificatori di accesso private
  • Visibilità in Java Package Client Client metodoPublic metodoFriendly metodoProtected metodoPrivate Client Server
  • package mialibreria.utilita; public class StampaMessaggio { StampaMessaggio () { System.out.println(&quot;Costruttore classe StampaMessaggio&quot;); } void visualizzaMessaggio (String msg) { System.out.println(&quot;*StampaMessaggio:&quot;+msg); } public static void main (String[] arg) { StampaMessaggio sm = new StampaMessaggio(); sm.visualizzaMessaggio(arg[0]); } }
    • Dichiaro una classe senza specificare un qualificatore per il costruttore
      • Posso istanziare la classe solo all’interno del package ‘utilita’
    Esempio (1)
    • Esempio precedente: public class StampaMessaggio :
      • attualmente non può esser utilizzata da nessun client esterno al package. Non è stata specificato nulla: friendly
    Esempio (2) import mialibreria.utilita.*; class Registro { public static void main (String[] arg) { StampaMessaggio sm = new StampaMessaggio (); sm.visualizzaMessaggio(arg[0]); } } No constructor matching StampaMessaggio() found in class mialibreria.utilita.StampaMessaggio.
  • package mialibreria.utilita; public class StampaMessaggio { public StampaMessaggio () { System.out.println(&quot;Costruttore classe StampaMessaggio&quot;); } public void visualizzaMessaggio (String msg) { System.out.println(&quot;*StampaMessaggio:&quot;+msg); } public static void main (String[] arg) { StampaMessaggio sm = new StampaMessaggio(); sm.visualizzaMessaggio(arg[0]); } }
    • Soluzioni:
      • dichiarare la classe registro come appartenente al package: NO
      • dichiarare public il costruttore e il metodo della classe di libreria perchè sono funzioni che quella classe offre ai suoi clienti
    Esempio (3)
  • Riassumendo: come consentire l’accesso ad un attributo di una classe?
    • 1) Dichiararlo public
      • permette l’accesso a qualsiasi altra classe (client)
    • 2) Non specificare clausole ( friendly )
      • permette l’accesso da qualsiasi altra classe appartenente allo stesso package
    • 3) Dichiararlo protected
      • consente l’accesso a tutte le sottoclassi come se fosse un membro public
    • 4) Dichiararlo private e fornire appositi metodi su cui effettuare controlli di accesso (opportune politiche)
      • setValue() - getValue()
    Specificatori di accesso
  • Riutilizzo del codice
    • Copia e incolla , ma:
      • I sorgenti non sono sempre disponibili
      • E’ necessario ripetere testing e debugging
    • Composizione
      • Le nuove classi contengono ed utilizzano le funzionalità di quelle preesistenti
    • Ereditarietà
      • Estensione delle vecchie classi con nuove funzionalità
  • Esempio di Composizione
    • Autoveicolo composto da :
      • volante
      • motore, che a sua volta è composto da :
        • carburatore
        • pistoni
        • ...
      • ...
    class Carburatore {...} class Pistone {...} class Motore { Carburatore carburatore; Pistone[] pistoni; ... } class Volante {...} class Autoveicolo { Motore motore; Volante volante; String modello; ... }
  • Esempio di Ereditarietà
    • Mezzo di trasporto
      • ha velocità massima
      • numero di passeggeri
      • ....
    • Autoveicolo
      • è un mezzo di trasporto
      • tipo di motore
      • potenza
      • ....
    • Furgone
      • è un autoveicolo
      • portata
      • ....
    class MezzoDiTrasporto { int velocitaMassima; int numeroPasseggeri; } class Autoveicolo extends MezzoDiTrasporto { String tipoDiMotore; int potenza; } class Furgone extends Autoveicolo { int portata; String datiTecnici() { return &quot; portata = &quot; + portata + &quot; potenza = &quot; + potenza + &quot; velocità = &quot; + velocitaMassima; } }
  • Ereditarietà vs composizione
    • Quando è meglio usare la Composizione ? Quando è meglio usare l’ Ereditarietà ?
    • Esempio:
    Rettangolo colore base altezza getColore() getBase() getAltezza() Cerchio colore raggio getColore() getRaggio()
  • Esempio (1)
    • import java.lang.String;
    • class Figura{
    • private String colore;
    • Figura(String col) {
    • colore = col;
    • }
    • String get Colore() {
    • return colore;
    • }
    • }
    • class Rettangolo {
    • private double altezza;
    • private double base;
    • private Figura figura ;
    • Rettangolo (String col, double alt, double bas) {
    • figura = new Figura(col);
    • altezza = alt;
    • base = bas;
    • }
    • String get Colore() {
    • return figura.getColore();
    • }
    • }
    class Cerchio { private double raggio; private Figura figuraCer ; Cerchio (String col, double rag) { figuraCer = new Figura(col); raggio = rag; } String get Colore() { return figuraCer. get Colore(); } } Case sensitive
  • Ereditarietà e riuso del codice Rettangolo base altezza getBase() getAltezza() Cerchio raggio getRaggio() Figura Colore getColore()
    • import java.lang.String;
    • class Figura{
    • private String colore;
    • Figura(String col) {
    • colore = col;
    • }
    • String get Colore() {
    • return colore;
    • }
    • }
    • class Rettangolo extends Figura {
    • private double altezza;
    • private double base;
    • Rettangolo (String col, double alt,
    • double bas) {
    • super(col);
    • altezza = alt;
    • base = bas;
    • }
    • double getA rea() {
    • return altezza * base;
    • }
    • }
    Esempio (2) class Cerchio extends Figura { private double raggio; Cerchio (String col, double rag) { super(col); raggio = rag; } double getA rea() { return raggio * raggio * 3.14; } } Rettangolo base altezza getBase() getAltezza() Cerchio raggio getRaggio() Figura colore getColore()
  • Il problema dell’area
    • Una figura ha sempre un’area, che non può essere calcolata a priori
    • Un rettangolo ha un suo modo peculiare per calcolare l’area
    • Un cerchio ha un altro modo per calcolare l’area
  • Ereditarietà e binding dinamico Rettangolo base altezza getArea() Cerchio raggio getArea() Figura Colore getColore() getArea()
  • Esempio (3)
    • import java.lang.String;
    • class Figura{
    • private String colore;
    • Figura(String col) {
    • colore = col;
    • }
    • String mioColore() {
    • return colore;
    • }
    • double getA rea() {
    • return 0;
    • }
    • }
    • class Rettangolo extends Figura {
    • private double altezza;
    • private double base;
    • Rettangolo (String col, double alt,
    • double bas) {
    • super(col);
    • altezza = alt;
    • base = bas;
    • }
    • double getA rea() {
    • return altezza * base;
    • }
    • }
    class Cerchio extends Figura { private double raggio; Cerchio (String col, double rag) { super(col); raggio = rag; } double getA rea() { return raggio * raggio * 3.14; } }
  • Metodi Astratti
    • In Figura è presente un metodo getArea , impossibile da concretizzare ignorando il tipo di figura
    • Si realizza il metodo dichiarandolo abstract
    • Tutte le sottoclassi devono fornire un’implementazione del metodo per non essere a loro volta astratte
    import java.lang.String; abstract class Figura { private String colore; Figura(String col) { colore = col; } String get Colore() { return colore; } abstract double getA rea(); } class Rettangolo extends Figura { private double altezza; private double base; Rettangolo (String col, double alt, double bas) { super(col); altezza = alt; base = bas; } double getA rea() { return altezza * base; } }
  • Esempio (6)
    • import java.lang.String;
    • class Figura{ ... }
    • class Rettangolo extends Figura { ... }
    • class Quadrato extends Rettangolo { ... }
    • class Cerchio extends Figura { ... }
    class Inutile { public static void main(String args[ ]) { Rettangolo rettRosso = new Rettangolo(&quot;Rosso&quot;, 10, 20); Quadrato quadGiallo = new Quadrato(&quot;Giallo&quot;, 40); Quadrato quadVerde = new Quadrato(&quot;Verde&quot;, 15); // rettRosso = quadGiallo; // ok rettRosso diventa un quadrato // quadGiallo = rettRosso; // errore in compilazione // quadGiallo = (Quadrato)rettRosso; // invalid cast a runtime // rettRosso = quadVerde; // quadGiallo = (Quadrato)rettRosso; // ora va bene System.out.println(&quot; ret rosso = &quot; + rettRosso. getA rea() ); System.out.println(&quot; ret giallo = &quot; + quadGiallo. getA rea() ); } }
  • Polimorfismo: esempio
    • Immagine = insieme di figure
    • Immagine = contenitore di figure in grado di stamparsi
    Immagine = array di Figure Rettangolo ...... ...... Quadrato Figura ...... ...... Cerchio ...... ......
  • Esempio (7) import java.lang.String; abstract class Figura { private String colore; Figura(String col) { colore = col; } String get Colore() { return colore; } abstract void stampati(); } class Rettangolo extends Figura { private double altezza; private double base; Rettangolo (String col, double alt, double bas) { super(col); altezza = alt; base = bas; } void stampati() { System.out.println(&quot; sono un rettangolo&quot; + get Colore()); } } class Cerchio extends Figura { private double raggio; Cerchio (String col, double rag) { super(col); raggio = rag; } void stampati() { System.out.println(&quot; sono un cerchio &quot; + get Colore()); } } class Immagine { Figura figure[] = new Figura[10]; int contatore = 0; void addFigura(Figura newFig) { figure[contatore++] = newFig; } void stampa() { for (int i = 0; i < contatore; i++) figure[i].stampati(); } public static void main ( String args[ ]) { Immagine immagine = new Immagine(); immagine.addFigura(new Rettangolo(&quot;verde&quot;, 10,20)); immagine.addFigura(new Cerchio(&quot;rosso&quot;, 15)); immagine.stampa(); } }
  • Vantaggi del polimorfismo
    • Aggiunta della classe Quadrato
    • In Immagine è stato utilizzato il polimorfismo (metodo generico addFigura() ), quindi non bisogna cambiare niente
    • Con metodi diversi ( addRettangolo() , addCerchio() , …) l’aggiunta della classe quadrato implica una modifica alla classe Immagine (aggiunta del metodo addQuadrato() )
          • class Quadrato extends Rettangolo {
          • Quadrato (String col, double lato) {
          • super(col, lato, lato);
          • }
          • void stampati() {
          • System.out.println(&quot; sono un quadrato &quot; + get Colore());
          • }
          • }
  • Ereditarietà multipla
    • Una classe può avere più padri di pari livello
    • In Java non è consentita, per la fragilità del meccanismo
    • Realizzata attraverso il concetto di interfaccia.
    Pianoforte Oggetto di legno Strumento musicale
  • Interfacce
    • Un’interfaccia è una collezione di metodi privi di implementazione e costanti .
    • Si usano per definire l’insieme di metodi che devono essere concretizzati dalle classi che implementano l’interfaccia
    • Se una classe implementa un’interfaccia, il compilatore verifica che esistano definizioni per tutti i relativi metodi
    • class interface
    • extends implements
  • Interfacce: esempio (8) interface S trument o { String descrizione = &quot;azioni di uno strumento musicale generico&quot;; // valore implicitamente static e final void suona() ; // notare l’assenza della implementazione String nome() ; } class flauto implements St rument o class flauto implements S trument o { public void suona() { System.out.println(&quot; fiuu u &quot;); } public String nome() { return &quot;flauto&quot;; } public String descrizione() { return &quot;sono un flauto di marca &quot;; } }
  • Esempio di interfacce interface Strumento { suona ( ); nome ( ); } interface InVendita { prezzo ( ); disponibile ( ); } Pianoforte In Vendita Implements Implements Oggetto di legno Extends
  • Interfacce
    • Una classe può estendere una sola classe ma può implementare un numero illimitato di interfacce
        • class PianoforteInVendita extends OggettoDiLegno
        • implements S trument o , InV endita {
        • ...
        • }
    • Un pianoforte in vendita è un oggetto di legno e uno strumento musicale è un bene in vendita
  • Ereditarietà multipla e Java
    • Impedita per classi
      • 1 solo &quot;extends&quot;
    • Permessa per interfacce
      • numero non limitato di &quot;implements&quot;
    • Interfacce come classi astratte pure , i cui metodi sono tutti vuoti
      • comportamento sempre univoco e &quot;pulito&quot; (più o meno)
  • Il metodo toString()
    • Restituisce la rappresentazione testuale di un oggetto
    • E’ definito in Object e quindi presente in ogni oggetto
    • E’ chiamato automaticamente o esplicitamente nelle operazioni con le stringhe
      • utilizzando il codice di default
      • utilizzando il metodo ridefinito
    • Esempi di utilizzo:
      • System.out.println(&quot;esempio: &quot;+(new Integer(3)));
      • System.out.println(&quot;esempio: &quot;+(new Cerchio(&quot;red&quot;,12)));
  • Esempio (4)
    • Class Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura&quot;;
    • }
    • ...
    • }
    • class Rettangolo extends Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura con angoli&quot;;
    • }
    • ...
    • }
    • class Quadrato extends Rettangolo {
    • ...
    • }
    • class Cerchio extends Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura senza angoli&quot;;
    • } ... }
    class Inutile { public static void main(String args[ ]) { Rettangolo rettRosso = new Rettangolo(&quot;Rosso&quot;, 10, 20); Quadrato quadGiallo = new Quadrato(&quot;Giallo&quot;, 40); Cerchio cerchioBlu = new Cerchio(&quot;blu&quot;, 15); System.out.println(&quot;che tipo sei? &quot; + rettRosso); System.out.println(&quot;che tipo sei? &quot; + quadGiallo); System.out.println(&quot;che tipo sei? &quot; + cerchioBlu. toString() ); } }
  • Esempio (5)
    • Class Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura&quot;;
    • }
    • ...
    • }
    • class Rettangolo extends Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura con angoli&quot;;
    • }
    • ...
    • }
    • class Quadrato extends Rettangolo {
    • ...
    • }
    • class Cerchio extends Figura {
    • public String toString() {
    • return &quot;sono una figura senza angoli&quot;;
    • } ... }
    class Inutile { public static void main(String args[ ]) { Figura figura = new Figura(&quot;Verde&quot;); Cerchio cerchioBlu = new Cerchio(&quot;blu&quot;, 15); System.out.println(&quot;che tipo sei ? &quot; + figura. toString () ); figura = cerchioBlu; System.out.println(&quot;che tipo sei ? &quot; + figura. toString () ); } }
  • overloading
    • L'overloading consente di definire in una
    • stessa classe più metodi aventi lo stesso nome
    • ( ridondanza ), ma che differiscano nella
    • firma , cioè nella sequenza dei tipi dei parametri
    • formali. È il compilatore che determina quale
    • dei metodi verrà invocato, in base al numero e
    • al tipo dei parametri attuali.
  • Overriding
    • L'overriding, invece, consente di ridefinire un
    • metodo in una sottoclasse: il metodo originale
    • e quello che lo ridefinisce hanno necessariamente la stessa firma, e solo a tempo di esecuzione si determina quale dei due deve essere eseguito ( polimorfismo ).
  • Late Binding - binding dinamico
    • Il polimorfismo è particolarmente utile quando la versione del metodo da eseguire viene scelta sulla base del tipo di oggetto effettivamente contenuto in una variabile a runtime (invece che al momento della compilazione). Questa funzionalità è detta binding dinamico (o late-binding), e richiede un grosso sforzo di supporto da parte della libreria runtime del linguaggio.
    • Se ho una variabile di tipo A, e il tipo A ha due sottotipi (sottoclassi) B e C, che ridefiniscono entrambe il metodo m(), l'oggetto contenuto nella variabile potrà essere di tipo A, B o C, e quando sulla variabile viene invocato il metodo m() viene eseguita la versione appropriata per il tipo di oggetto contenuto nella variabile in quel momento.
  • Esercizio - Dadi
    • Disegnare e scrivere un’applicazione che simuli una partita a dadi tra due giocatori.
    • Ogni giocatore lancia il proprio dado, il quale rotola e espone una faccia (valori tra 1 e 6).
    • Si vogliono visualizzare N tiri di dado sulla console.
  • Input / Output
    • Spesso un programma deve acquisire dati da una sorgente esterna o inviare informazioni a una destinazione esterna.
    • L’informazione può essere di ogni tipo:
            • caratteri,
            • immagini,
            • suoni,
            • oggetti.
  • Input / Output
    • Stream di Input / Output
    • Per acquisire dati, un programma apre uno stream (o flusso)associato alla sorgente di informazione (file, socket, memoria, ecc.) e legge l’informazione sequenzialmente da esso.
    • In modo analogo, un programma puo’ inviare verso una destinazione esterna dei dati aprendo uno stream associato alla destinazione e scrivendovi in modo sequenziale i dati.
    • Indipendentemente dall’origine e dalla destinazione dei dati e dal loro tipo, gli algoritmi per leggere e scrivere sequenzialmente dei dati sono gli stessi.
  • Stream di Input / Output
  • Input / Output Apertura dello stream Finché e’ presente informazione scrittura dell’informazione Chiusura dello stream Apertura dello stream Finché e’ presente informazione lettura dell’informazione Chiusura dello stream Scrittura Lettura
  • Tipi di Stream
    • Le classi di gestione degli stream sono di due tipi in base ai dati
    • su cui operano (caratteri/byte).
      • Stream di Caratteri : classi Reader e Writer
      • Stream di Byte : classi InputStream e OutputStream (di solito usati per leggere file di immagini e suoni).
    • Esistono varie sottoclassi che consentono la lettura/scrittura su file:
      • FileReader e FileWriter (file di testo)
      • FileInputStream e FileOutputStream (file binari).
  • Gestione di Stream di caratteri
  • Gestione di Stream di byte
    • java.lang.Object
    • |
    • +-- java.io.Reader
    • |
    • +-- java.io.InputStreamReader
    • |
    • +--java.io.FileReader
    • FileReader
    • public FileReader( String  fileName)
    • throws FileNotFoundException
      • Crea un nuovo FileReader , per leggere dal file il cui nome viene passato come parametro.
      • Parametri :
      • fileName – nome del file da leggere
    • Throws:
      • FileNotFoundException – se il file specificato non esiste
  • Classi FileReader e FileInputStream
    • Lettura
    • Per leggere caratteri da un file si crea un oggetto di tipo FileReader.
    • FileReader ( String  fileName)           
    • Esempio:
    • FileReader reader = new FileReader(“input.txt”);
    • Si utilizza il metodo int read() che legge un carattere per volta e restituisce un valore di tipo int.
    • Tale valore corrisponde al codice del carattere letto oppure –1 se non ci sono più dati da leggere.
  • Scrittura di dati su file
    • Scrittura
    • Si utilizza analogamente la classe FileWriter per scrivere in un file sequenze di caratteri.
    • FileWriter writer = new FileWriter (“output.txt”);
    • Si utilizza il metodo void write(int c) che scrive un carattere per volta .
    • Tale valore corrisponde al codice del carattere da scrivere nel file.
    • Chiusura di un file
    • Dopo avere letto/scritto tutti i dati nel file, questo deve essere chiuso con il metodo void close().
  • Copia di un file
    • import java.io.*;
    • public class CopyChars {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • FileReader in = new FileReader(args[0]);
    • FileWriter out = new FileWriter(args[1]);
    • int c;
    • while ((c = in.read() ) != -1)
    • out.write(c) ;
    • in.close() ;
    • out.close() ;
    • }
    • }
  • Copia di un file
    • import java.io.*;
    • public class CopyBytes {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • FileInputStream in = new FileInputStream(args[0]);
    • FileOutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
    • int c;
    • while ((c = in.read() ) != -1)
    • out.write(c) ;
    • in.close() ;
    • out.close() ;
    • }
    • }
  • Classe BufferedReader
    • Un BufferedReader permette di gestire un flusso tramite un buffer.
      • I dati vengono letti a blocchi dal flusso e memorizzati in un buffer (area di memoria).
      • Quando viene richiesto un nuovo dato prima si verifica la sua disponibilità nel buffer e, se non disponibile in memoria, si legge un nuovo blocco.
    Metodi disponibili in aggiunta a quelli di Reader
    • String readLine()
      • Legge una riga e la restituisce sotto forma di stringa
    Costruttori disponibili
    • BufferedReader(Reader in)
      • Crea un oggetto BufferedReader a partire da un oggetto Reader
  • Lettura bufferizzata
    • FileReader file = new FileReader (“nome-file”) ;
    • BufferedReader in = new BufferedReader (file) ;
    • oppure
    • BufferedReader in = new BufferedReader (new FileReader (“nome-file”)) ;
    • Lettura di una riga:
    • in.readLine();
  • Lettura
    • import java.io.*;
    • public class testLettura {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • FileReader file = new FileReader(args[0]);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • String line;
    • while (( line = in.readLine() ) != null)
    • System.out.println(line);
    • in.close();
    • }
    • }
  • Classe PrintWriter
    • La classe PrintWriter mette a disposizione i metodi void print() e void println() utilizzabili con qualunque tipo di parametro (stringa, intero, reale, ecc.).
    • Si può creare un nuovo oggetto PrintWriter a partire da un Writer , in particolare da un File Writer .
    • PrintWriter f = new PrintWriter (
    • new File Writer (“nome-file”) );
  • Copia file
    • import java.io.*;
    • public class testCopia {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • FileReader file = new FileReader(args[0]);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • String line;
    • PrintWriter out = new PrintWriter (new FileWriter(args[1]));
    • while ((line = in.readLine()) != null)
    • out.println(line);
    • in.close();
    • out.close();
    • }
    • }
  • Classe PrintStream
    • La classe PrintStream mette a disposizione i metodi void print() e void println() utilizzabili con qualunque tipo di parametro (stringa, intero, reale, ecc.).
    • Si può creare un nuovo oggetto PrintStream a partire da un OutputStream , in particolare da un FileOutputStream .
    • PrintStream f = new PrintStream(
    • new FileOutputStream (“nome-file”) );
    • Gli oggetti System.out e System.err sono di tipo PrintStream
  • Scrittura
    • import java.io.*;
    • public class testCopia {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • FileReader file = new FileReader(args[0]);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • String line;
    • PrintStream out = new PrintStream(new FileOutputStream(args[1]));
    • while ((line = in.readLine()) != null)
    • out.println(line);
    • in.close();
    • out.close();
    • }
    • }
    • import java.io.*;
    • public class testLetturaVettore {
    • public static void main(String[] args) throws IOException {
    • if(args.length < 1){
    • System.out.println(&quot;err&quot;);
    • System.exit(-1);
    • }
    • FileReader file = new FileReader(args[0]);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • int i = 0, v[] = new int[100], dim;
    • String line;
    • while (i < 100 && (line = in.readLine()) != null){
    • i++;
    • }
    • v[i] = Integer.parseInt(line);
    • dim = i;
    • for(i=0; i<dim; i++)
    • System.out.println(v[i]);
    • in.close();
    • }
    • }
    • public class VettoreInt {
    • private int v[] = new int[100], dim;
    • public void leggi(String nomeFile)throws IOException {
    • FileReader file = new FileReader(nomeFile);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • int i = 0;
    • String line;
    • while (i < 100 && (line = in.readLine()) != null){
    • v[i] = Integer.parseInt(line);
    • i++;
    • }
    • dim = i;
    • in.close();
    • }
    • public void stampa(String nomeFile) throws IOException {
    • PrintWriter out = new PrintWriter(new FileWriter(nomeFile));
    • for(int i=0; i<dim; i++)
    • out.println(v[i]);
    • out.close();
    • }
    • public static void main(String[] args) throws IOException {
    • if(args.length < 2){
    • System.out.println(&quot;err&quot;);
    • System.exit(-1);
    • }
    • VettoreInt myData = new VettoreInt();
    • myData.leggi(args[0]);
    • myData.stampa(args[1]);
    • }
    • }
  • Classe StringTokenizer
    • La classe StringTokenizer e’ definita nel package java.util.
    • Un oggetto StringTokenizer separa una stringa in sottostringhe dette token .
    • Per default, il tokenizer separa la stringa ad ogni spazio.
    • Il costruttore StringTokenizer richiede come parametro la stringa da separare.
    • Ciascuna chiamata al metodo nextToken restituisce il token successivo.
    • Esempio:
    • 1 23 4 -56 65 21 32 15 0 -3
  • Classe StringTokenizer
    • The string tokenizer class allows an application to break a string into tokens.
    • Constructor Summary
    • StringTokenizer ( String  str)           Constructs a string tokenizer for the specified string.
    • StringTokenizer ( String  str, String  delim)           Constructs a string tokenizer for the specified string.
    •   Method Summary  
    • int countTokens ()           Calculates the number of times that this tokenizer's nextToken method can be called before it generates an exception.
    • boolean hasMoreTokens ()           Tests if there are more tokens available from this tokenizer's string.
    •   String nextToken ()           Returns the next token from this string tokenizer.
  • Lettura token
    • import java.io.*;
    • import java.util.*;
    • public class testLetturaToken {
    • public static void main(String[] args)
    • throws IOException {
    • if(args.length>0){
    • FileReader file = new FileReader(args[0]);
    • BufferedReader in = new BufferedReader(file);
    • String line;
    • while ((line = in.readLine()) != null) {
    • StringTokenizer st = new StringTokenizer(line) ;
    • while( st.hasMoreTokens() )
    • System.out.println( st.nextToken() );
    • }
    • in.close();
    • }
    • }
    • }
  • Esempio
    • line :
      • 1 23 4 -56 65 21 32 15 0 -3
    • output:
      • 1
      • 23
      • 4
      • -56
      • 65
      • 21
      • 32
      • 15
      • 0
      • -3
  • Classe File
    • Serve per ottenere informazioni riguardo un file, non tratta file aperti
    • Nota bene:
      • Creare un oggetto di tipo File non significa creare un file fisico
    Costruttori disponibili
    • File(String pathname)
      • Crea un oggetto di tipo File a partire da una stringa (il pathname)
    • File(File parent, String child)
      • Crea un oggetto di tipo File avente come nome child a partire dalla directory parent (descritta tramite un oggetto di tipo File )
    • File(String parent, String child)
      • Crea un oggetto di tipo File avente come nome child a partire dalla directory parent
  • Proprietà di un file
    • import java.io.File;
    • public class FileInfo {
    • public static void main(String[] args)
    • throws java.io.IOException {
    • File f = new File(&quot;FileInfo.class&quot;);
    • System.out.println(f.exists());
    • System.out.println(f.isFile());
    • System.out.println(f.isDirectory());
    • System.out.println(f.canRead());
    • System.out.println(f.canWrite());
    • System.out.println(f.length());
    • System.out.println(f.getAbsolutePath());
    • System.out.println(f.getName());
    • System.out.println(f.getParent());
    • File p = new File(f.getAbsolutePath());
    • System.out.println(p.getParent());
    • }
    • }
    true true false true True 919 E: Prove FileInfo.class FileInfo.class n ull E: Prove
  • File Metodi disponibili
    • boolean delete()
      • Cancella il file o la directory specificata
    • boolean mkdir()
      • Crea la directory
    • boolean renameTo(File dest)
      • Cambia nome al file
    • String[] list()
      • Restituisce un vettore con i nomi dei file della directory riferita dall’oggetto File
    • File[] listFiles()
      • Restituisce un vettore con gli oggetti File che fanno riferimento ai file della directory riferita dall’oggetto File
  • Listato di una directory
    • import java.io.File;
    • public class Lista {
    • public static void main(String[] args) {
    • File workingDir = new File(&quot;.&quot;);
    • String[] lista = workingDir.list();
    • for(int i=0; i<lista.length; i++) {
    • System.out.println(lista[i]);
    • }
    • }
    • }
    Lista.java Lista.class Copy.java Copy.class FileInfo.java FileInfo.class Provare a creare un equivalente del comando ls -l
  • La classe System
    • Talvolta un programma richiede l’accesso alle risorse del sistema, allo standard output, allo standard input, ecc. La piattaforma Java consente di effettuare l’accesso alle risorse del sistema attraverso l’uso della classe System .
    • La classe System fornisce lo stream in (di tipo InputStream ) associato allo standard input, lo stream out (di tipo PrintStream ) associato all’output e lo stream err associato allo standard error.
    • Inoltre contiene alcuni metodi che svolgono diversi compiti. Ad esempio il metodo currentTimeMillis() fornisce il tempo in millisecondi (a partire dal 1/1/1970), il metodo exit(int status) interrompe l’interpretazione del programma, ecc.
  • Input da tastiera
    • Lo standard input di un computer è visto attraverso l’oggetto predefinito System.in
    • Questo oggetto mette a disposizione un numero limitato di operazioni
    • Esistono delle classi predefinite che a partire da questo oggetto creano nuovi oggetti con maggiori funzionalità
    • La classe InputStreamReader
    • Un InputStreamReader converte una sequenza di byte in una sequenza di caratteri in accordo con uno specifico sistema di codifica.
    • La classe BufferedReader
    • Un BufferedReader legge una sequenza di caratteri, la memorizza in un buffer in modo da fornire funzioni per la lettura di intere linee.
    • InputStreamReader reader = new InputStreamReader(System.in);
    • BufferedReader console = new BufferedReader(reader);
    • Dopo queste operazioni posso utilizzare l’oggetto console e il metodo readLine() in grado di restituirmi una linea da tastiera (tutti i caratteri immessi fino alla pressione di un fine linea) sotto forma di stringa.
    • String line = console.readLine();
  • Esercitazione – Il Giornale
    • Realizzare Diagramma delle Classi, Diagramma di sequenza e Implementazione relativi alle seguenti specifiche:
    • Si vuole realizzare un’applicazione che permetta di stampare a video la prima pagina di un giornale.
    • Tale pagina è costituita da tre sezioni: Alto Basso e Centro.
    • L’applicazione deve leggere il testo di ogni sezione in un file di testo fatto in questo modo:
    • Titolo: il titolo dell’ articolo
    • Sottotitolo: il sottotitolo
    • Corpo: Il corpo….
    • (I file di testo avreanno questi nomi: “Alto.txt”, “Basso.txt”, “Centro.txt”)
    • Si vuole visualizzare a video una stampa del giornale
  • Le classi del JDK
    • Contenitori
    • Collection
    • Set
    • List
    • Iterator
    • ListIterator
    • Gestione tempo
    • (Date)
    • GregorianCalendar
  • L’interfaccia Collection
    • Metodi principali:
      • add (): aggiunge l’oggetto specificato alla Collection
      • contains (): verifica la presenza dell’oggetto specificato
      • isEmpty (): verifica se l’insieme è vuoto o no
      • remove (): elimina l’oggetto specificato dall’insieme
      • iterator (): restituisce un oggetto Iterator per scandire gli elementi (sostituisce elements() del Vector)
  • L’interfaccia Set
    • Le funzionalità offerte coincidono con quelle offerte dall’interfaccia Collection
    • Le differenze sono di tipo semantico:
      • questa struttura non consente l’ordinamento degli elementi
      • non è prevista la presenza di duplicati
    Set add(arg0 : Object) : boolean addAll(arg0 : Collection) : boolean clear() : void contains(arg0 : Object) : boolean containsAll(arg0 : Collection) : boolean equals(arg0 : Object) : boolean hashCode() : int isEmpty() : boolean iterator() : Iterator remove(arg0 : Object) : boolean removeAll(arg0 : Collection) : boolean retainAll(arg0 : Collection) : boolean size() : int toArray() : Object[] toArray(arg0 : Object[]) : Object[] (from util) <<Interface>> Collection (from util) <<Interface>>
  • L’interfaccia List
    • Realizza un insieme ordinato (sequenza) di elementi
      • l’ordinamento è esplicitato dalla modalità di inserimento degli oggetti
      • permette anche l’inserimento di duplicati
    • Metodi principali:
      • get (): elemento nella posizione specificata
      • lastIndexOf (): posizione dell’elemento specificato
      • listIterator (): dà accesso ad un Iterator speciale in grado di usare l’ordinamento
      • set (): inserisce un elemento alla posizione specificata
      • subList (): restituisce la sottolista specificata
  • L’interfaccia Iterator
    • Sostituisce l’interfaccia Enumeration del JDK 1.1
    • Metodi:
      • hasNext (): verifica se ci sono altri elementi
        • sostituisce hasMoreElements() di Enumeration
      • next (): prossimo elemento nell’elenco
        • sostituisce nextElement() di Enumeration
      • remove (): elimina l’elemento corrente dall’elenco
        • metodo non presente in Enumeration (read-only)
  • L’interfaccia ListIterator
    • Permette di sfruttare l’ordinamento degli oggetti
      • è prodotta a partire da una List (sequenziale)
    • Metodi aggiuntivi:
      • add (), remove (): aggiunge/rimuove un elemento alla/dalla struttura
      • hasPrevious (): verifica se c’è un elemento precedente rispetto a quello attuale
      • previous (): elemeno precedente rispetto a quello attuale
      • set (): sostituisce l’elemento attuale
      • nextIndex (), previousIndex (): restituisce la posizione in cui ci si trova nella struttura
  • Un esempio con List ed Iterator
    • import java.util.*;
    • public class SimpleCollection2 {
    • public static void main(String[] args) {
    • List l = new ArrayList ();
    • for(int i = 0; i < 10; i++)
    • l. add (Integer.toString(i));
    • ListIterator listIt = l. listIterator ();
    • while(listIt. hasNext ()) {
    • System.out.println( “Elemento in posizione: “ + listIt. nextIndex () );
    • System.out.println(listIt. next ());
    • }
    • }}
  • Eccezioni
    • L’istruzione try/catch
    • La propagazione dell’eccezioni
    • Intercettare e gestire eccezioni
  • Eccezioni in breve
    • Un’ eccezione è un oggetto che descrive una situazione anomala o di errore
    • L’eccezioni vengono lanciate da una parte di un programma e possono essere raccolte e gestite da altre parti del programma
    • Un programma può perciò essere suddiviso nel normale flusso d’esecuzione e in quello eccezionale
    • Anche un errore è rappresentato come un oggetto Java, ma solitamente rappresenta una situazione non recuperabile e da non gestire
  • Gestire l’eccezioni
    • Java ha un insieme predefinito di eccezioni ed errori che possono accadere durante l’esecuzione di un programma
    • 3 modi di gestire l’eccezioni:
      • Ignorarle
      • Gestirle quando avvengono
      • Gestirle altrove nel programma
    • La scelta del modo di gestire gli eventi anomali o eccezionali è un’importante caratteristica del disegno del programma
  • Ignorare l’eccezioni
    • Se un’eccezione è ignorata da un programma, questo terminerà producendo un messaggio opportuno
    • Il messaggio mostra la traccia dello stack delle chiamate dei metodi con l’indicazione:
      • dell’errore
      • della linea in cui l’eccezione si è verificata
      • dellle chiamate di metodi che hanno portato all’eccezione
  • Esempi
    • Zero.java può causare un’eccezione
    • java.lang.ArithmeticException: / by zero
    • at Zero.calcolaQuoziente(Zero.java:27)
    • at Zero.main(Zero.java:21)
    • Exception in thread &quot;main&quot; Process Exit...
    • BasicArray_eccezione.java causa l’eccezione
    • java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    • at BasicArray_eccezione.main(BasicArray_eccezione.java:30)
    • Exception in thread &quot;main&quot; Process Exit...
  • Esempi
    • Postfissa.java può causare eccezioni
    • java.util.EmptyStackException
    • at java.util.Stack.peek(Stack.java:82)
    • at java.util.Stack.pop(Stack.java:64)
    • at Postfissa.elabora(Postfissa.java:37)
    • at Postfissa.main(Postfissa.java:21)
    • Exception in thread &quot;main&quot; Process
    • java.lang.NumberFormatException: 1=
    • at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:423)
    • at java.lang.Integer.<init>(Integer.java:549)
    • at Postfissa.elabora(Postfissa.java:42)
    • at Postfissa.main(Postfissa.java:21)
    • Exception in thread &quot;main&quot; Process Exit...
  • Gestire l’eccezioni
    • Occorre processare l’eccezione quando accade, la linea di codice che lancia l’eccezione deve essere eseguita in un blocco try .
    • Un blocco try è seguito da 1 o più clausole catch , che contengono il codice per gestire l’eccezione
    • Ogni clausola catch è associata ad un tipo d’eccezione e viene chiamata exception handler
    • Quando si solleva un’eccezione, la computazione prosegue fino alla prima clausola catch che corrisponde al tipo d’eccezione sollevata
  • L’istruzione try
    • Si tenta di eseguire il codice e se si intercetta un’eccezione si cerca di porre rimedio
    • try
    • {
    • blocco_1
    • }
    • catch (tipo_eccezione identificatore)
    • {
    • blocco_2
    • }
    • L’istruzione try identifica un blocco d’istruzioni in cui può verificarsi un’eccezione
  • La clausola catch
    • Un blocco try è seguito da una o più clausole catch , che specificano quali eccezioni vengono gestite
      • Ogni clausola catch corrisponde a un tipo di eccezione sollevata
    • Quando si verifica un’eccezione, la computazione continua con la prima clausola che corrisponde all’eccezione sollevata
    • Divisione.java modifica Zero.java
    • Postfissa_e.java
    • ProductCodes.java
  • La clausola finally
    • Un’istruzione try può essere seguita da una clausola finally opzionale
    • Le istruzioni della clausola finally vengono sempre eseguite:
      • Se non viene sollevata nessuna eccezione, vengono eseguite dopo che si è concluso il blocco try
      • Se si verifica un’eccezione, vengono eseguite dopo le istruzioni della clausola catch appropriata
  • Rientro dai metodi in caso d’eccezioni
    • Normalmente se un metodo main richiama il metodo_1 che richiama il metodo_2 che richiama il metodo_3 , il controllo passa dal main al metodo_1 al metodo_2 al metodo_3 e quando questo si conclude ritorna al metodo_2 che a conclusione lo passa al metodo_1 e quindi al main
    • Se si verifica un’eccezione durante l’esecuzione del metodo_3 il controllo viene passato diversamente
  • Propagazione dell’eccezioni
    • Se l’eccezione non viene intercettata e gestita dove si verifica, può ancora essere trattata a un livello più alto
    • L’eccezioni si propagano attraverso la gerarchia delle chiamate di metodi finché non vengono intercettate e gestite
    • Propagation.java con la classe ExceptionScope.java
  • L’istruzione throw
    • Un programmatore può definire un’eccezione estendendo una classe
      • La classe Exception o una sua sottoclasse
    • L’eccezioni vengono sollevate con l’istruzione throw
    • Solitamente un’istruzione throw è inclusa in un’istruzione if che valuta una condizione per verificare se deve essere sollevata l’eccezione
    • CreatingExceptions.java con l’eccezione EccezioneFuoriIntervallo.java
    • CreatingExceptions_2.java
  • Classificazione dell’eccezioni
    • Le eccezioni possono essere controllate
      • Dovute a eventi esterni al programma
        • Cercare di accedere a una pagina web inesistente
        • Cercare una funzione di libreria che manca
      • Si chiamano controllate perché il compilatore controlla che vengano esplicitamente indicate e intercettate
    • O non controllate
      • Dovute al programma e che potrebbero essere evitate
  • Eccezioni controllate
    • Un’eccezione controllata deve essere raccolta da un metodo in una clausola catch o deve essere nella lista delle clausole throws di ciascun metodo che possa lanciare l’eccezione o propagarla
    • La clausola throws deve essere dichiarata nell’intestazione del metodo
    • Il compilatore segnala se un’eccezione controllata non viene gestita propriamente
  • Eccezioni non controllate
    • Non richiedono una gestione esplicita con la clausola throws
    • L’eccezioni non controllate in Java sono quelle che si verificano a run time
    • Discendono da RuntimeException o da una sua classe discendente
    • Tutte le altre sono controllate
  • Errori
    • Gli errori sono simili alle eccezioni RuntimeException o ai suoi discendenti
      • Gli errori non devono essere controllati
      • Gli errori non richiedono una clausola throws
  • La gerarchia di classe delle eccezioni Object Throwable Error Exception LinkageError Virtual MachineError AWTError RuntimeException ClassNotFoundException NullPointerException IndexOutOfBoundException ArthemticException NoSuchMethodException Eccezioni non controllate
  • Nuove definizioni d’eccezione
    • Tutte le nuove classi che estenono la gerarchia precedente o
      • Discendono da RuntimeException e quindi non sono controllate o
      • Disecendono da Exception e quindi sono controllate
        • I metodi che le lanciano dovranno dichiararlo nell’intestazione con la clausola throws
        • Un metodo che può lanciare un’eccezione controllata dovrà dichiararlo
  • Propagazione e gestione dell’eccezioni controllate
    • Un metodo che può sollevare un eccezione controllata deve dichiararlo con la clausola throws
    • A sua volta un metodo che lo richiama deve intercettarla o dichiararla, cioè deve:
      • Gestire l’eccezione con la coppia try-catch o
      • Dichiarare a sua volta che potrà sollevare l’eccezione nella clausola throws
  • Il package java.awt
    • Gestione dell’I/O orientato alla grafica: le finestre
    • Sviluppo di interfacce utente grafiche indipendenti dalla piattaforma: astrazione delle caratteristiche comuni
    • Le classi di java.awt : - contenitori - controlli - gestori di layout
  • Concetti fondamentali sulle finestre
    • AWT definisce una gerarchia di classi di finestre in cui ogni livello
    • prevede una maggiore funzionalità e specificità.
    • - Le classi di finestre più comuni sono Panel e Frame
    • In cima alla gerarchia delle classi di AWT si trova la classe
    • Component , che incapsula tutti gli atributi di un componente visivo:
    • tutti gli elementi di interfaccia utente che compaiono sullo schermo sono
    • derivati da sottoclassi di Component
  • Gerarchia delle classi AWT Component Window Container Panel Frame TextField TextArea Checkbox Scrollbar List Label Dialog Button Canvas FileDialog
  • Metodi di (ri)visualizzazione public void paint(Graphics g) visualizza il contenuto della finestra all’interno dell’ambiente grafico g void repaint( ) fa in modo che l’ambiente run-time esegua una chiamata di update( ) , che a sua volta chiama paint( ) void show( ) visualizza la finestra void hide( ) nasconde la finestra
  • JAVA e Internet: documenti attivi DOCUMENTI Server elementi passivi elementi attivi: Applet Client SICUREZZA + PORTABILITA’ Bytecode e sistema run-time
  • Applet
    • Piccola applicazione con limitato accesso alle risorse del client
    • Legame con HTML: il tag Applet per eseguire applet JAVA
    • Accesso via Internet, istallazione ed esecuzione automatica come parte
    • di un documento web
    • Struttura differente rispetto alle normali applicazioni
    • Eredità da Panel : una Applet è una finestra che esegue codice
    import java.awt.*; import java.applet.*; class AppletHelloWorld extends Applet { public void paint(Graphics g) { g.drawString(“Hello, www world”, 20, 20); } }
  • Esecuzione di Applet
    • Visualizzatore di applet: Appletviewer (fornito con JDK)
    • Browser web JAVA-compatibile (HotJava, Netscape Communicator, etc.)
    • Documenti HTML con tag applet per lanciare l’esecuzione
    <applet code = “HelloWorldRivisitato” width=200 height=60 > </applet>
    • Le applet non hanno bisogno di main
    • Interfaccia grafica fornita da AWT
    • Esecuzione event-driven : risposta rapida agli eventi e restituzione del
    • controllo
  • Ciclo di vita di un’applet SISTEMA RUN-TIME init start stop destroy caricamento visita o Rivisita della pagina passaggio ad altre pagine uscita
  • Struttura di un’applet Generalmente si realizza un’applet estendendo la classe Applet e ridefinendo i metodi: in Applet init( ) start( ) stop( ) destroy( ) in Component paint( ) update( )
  • Scheletro di un’applet import java.awt.*; // SCHELETRO DI UNA APPLET import java.applet.*; /* <applet code=“AppletSkel” width=300 heigth=100 > </applet> */ public class AppletSkel extends Applet { public void init( ) { // chiamato sempre per primo // operazioni di inizializzazione } public void start( ) { // chiamato ogni volta che l’applet (ri)parte // parte o riparte l’esecuzione } public void stop( ) { // chiamato quando l’applet viene bloccata // operazioni per sospendere l’esecuzione } public void destroy( ) { // ultimo chiamato: l’applet termina // operazioni terminali } public void paint(Graphics g ) { // chiamato per visualizzare l’applet // mostra il contenuto della finestra } }
  • Metodi della classe Applet
    • Metodi relativi ai comandi HTML URL getCodeBase( ) rest. l’URL dell’applet URL getDocumentBase( ) rest. l’URL del documento HTML che l’ha chiamata String getParameter(String nomePar) rest. il parametro associato a nomePar
    • Metodi per caricare/eseguire video e audio AudioClip getAudioClip(URL url) rest. un oggetto che incapsula un brano Image getImage(URL url) rest. un oggetto che incapsula un’immagine void play(URL url) esegue il brano
    • Metodi relativi all’Applet void showStatus(String str) mostra una stringa nella barra di stato del browser void resize(Dimension dim) ridimensiona l’applet secondo le dimensioni specif. bool isActive( ) rest. true se l’applet è stata avviata, false se è stata arrestata
  • Pagine Web e Applets JAVA
    • Le pagine web contengono oggetti multimediali (testo, video, suoni), collegamenti ipertestuali, e applet
    • I browser JAVA-compatibili consentono di caricare, verificare ed eseguire applet JAVA
    • Le librerie standard di JAVA forniscono supporto per le funzionalità tipiche delle applet - Applet API ( A pplication P rogramming I nterface) - Comunicare con altri computer su Internet (operazioni Tcp/Ip e URL) - Elaborare grafica (operazioni di disegno e immagini sullo schermo ) - Gestire la GUI (manipolare finestre, bottoni, etc., tramite AWT) - Eseguire effetti sonori
  • Inserire un’applet in una pagina web <title>Arthur’s Home Page</title> <h1>Welcome to my home page!</h1> This page is still under construction <p> <applet code=JackhammerDuke.class width=300 height=80> </applet> <address>avh@eng.sun.com</address> Server Client File di comandi HTML Internet Web browser
  • Specificare parametri per applet da HTML
    • Personalizzare un’applet
    • Modificarne gli aspetti
    • Usarla in modi differenti
    <title>Due Animazioni</title> <h1>Two animations using the same applet</h1> <p> <applet code=ImageLoop.class width=80 height=80> <param name=numImage value=10> <param name=image value=duke> <param name=pause value=100> </applet> <p> <applet code=ImageLoop.class width=80 height=80> <param name=numImage value=8> <param name=image value=orologio> <param name=pause value=100> </applet>