Pokročilé programování
v jazyce C pro chemiky
(C3220)
Třídy v C++
2
Třídy v C++
● Třídy jsou uživatelsky definované typy podobné strukturám v C,
kromě datových položek (proměnných) však mohou obsahovat i
funkce sloužící k manipulaci s datovými položkami dané třídy
● Proměnné definované uvnitř třídy se nazývají členská data,
funkce se nazývají metody, společně se označují jako členy třídy
● Třídy definujeme pomocí klíčového slova class za kterým
uvádíme název třídy, potom následují složené závorky mezi
kterými jsou uvedeny členy třídy
● Definice třídy je ukončena středníkem
class Circle       // Trida reprezentujici kruznici
{
  public:
    int x, y;      // Souradnice stredu kruznice
    int radius;    // Polomer kruznice
    void printValues();     // Deklarace metody     
    void draw();            // Deklarace dalsi metody 
    
};     // Na konci musi byt strednik
3
Definice metod třídy
class Circle     // Trida reprezentujici kruznici
{
  public:
    int x, y;      // Souradnice stredu kruznice
    int radius;    // Polomer kruznice
    void printValues();     // Deklarace metody     
    void draw();            // Deklarace dalsi metody 
    
};   // Na konci musi byt strednik 
void Circle::printValues()     
{ 
  // Zde bude kod pro vypsani souradnic stredu a polomeru
}     
void Circle::draw()     
{ 
  // Zde bude kod pro vykresleni kruznice
}    
● Metody se definují podobně jako funkce, jejich příslušnost ke
třídě se vyjádří uvedením jména třídy před jménem funkce
oddělené dvěma dvojtečkama ::
4
Instance Třídy
● Třída je datový typ a proto se jménem třídy pracujeme
podobně jako se jmény základních datových typů (int, float,
double, char ...)
● Jmého třídy lze požít k definici proměnné, taková proměnná se
nazývá instance třídy nebo objekt nebo objektová proměnná
● K datovým položkám a k metodám přistupujeme pomocí
operátoru tečka
// Na zacatku programu je definovana trida Circle
int main()
{
  Circle circ;  // Definice promenne, instance tridy (tj. objektu)
  
  circ.x = 120;
  circ.y = 150;
  circ.radius = 80;
  
  circ.draw();               // Volame metodu draw()
  cout << "Souradnice stredu: " << circ.x << ", " << circ.y << endl;
  return 0;
}
5
Přístup ke členům třídy z metod
● Uvnitř metod lze ke členům dané třídy přistupovat přímo
class Circle     
{
  public:
    int x, y;      
    int radius;    
    void printValues();     
    void draw();               
};  
void Circle::draw()   
{
  printValues();  // Volame metodu dane tridy  
  // Zde by byl dalsi kod pro vykresleni kruznice
}
void Circle::printValues()   
{ 
  cout << "Stred kruznice: " << x << ", " << y << endl; 
  cout << "Polomer kruznice: " << radius << endl; 
}    
6
Metody s parametry
● Metody mohou přijímat parametry podobně jako ostatní funkce
● Názvy parametrů volíme odlišné od členů třídy
class Circle     
{
  public:
    int x, y;      
    int radius;    
    void setCentre(int ax, int ay);
    void printValues();     
    void draw();               
};  
void Circle::setCentre(int ax, int ay)  
{ 
  x = ax;
  y = ay;
}    
int main()
{
  Circle circ;  // Definice promenne, instance tridy (tj. objektu)
  circ.setCentre(120, 150);
  circ.printValues();       
  return 0;
}
7
Více instancí třídy
● Pro každý objekt (tj. instanci třídy) je v paměti alokován prostor
pro datové členy; jednotlivé metody pracují nad daty objektu pro
nejž jsou volány
● Metody proto nikdy nemůžeme volat samostatně, ale voláme je
vždy ve spojení se jménem objektu nad jehož daty mají operovat
// Na zacatku je definovana trida Circle a jeji metody
int main()
{
  Circle circ1, circ2; // Pro kazdou ze dvou objektovych
                       // promennych se v pameti alokuje misto
                       // pro datove cleny x, y, a radius
  
  // Nasledujici dve metody budou operovat nad daty objektu circ1
  circ1.setCentre(100, 90);
  circ1.draw();       
  // Nasledujici dve metody budou operovat nad daty objektu circ2
  circ2.setCentre(200, 120);
  circ2.draw();       
  return 0;
}
8
Veřejné a soukromé členy třídy
● Členy třídy rozdělujeme na veřejné a soukromé; v definici třídy
je rozlišujeme pomocí klíčových slov public a private
● K soukromým členům lze přistupovat pouze z metod dané třídy
● K veřejným členům lze přistupovat z libovolných funkcí nebo
metod
class Circle     
{
  public:          // Verejne cleny tridy    
    void setCentre(int ax, int ay);         
    void draw(); 
  private:         // Soukrome cleny tridy
    int x, y;      
    int radius;  
    void printValues();           
}; 
9
Veřejné a soukromé členy třídy
class Circle     
{
  public:          // Verejne cleny tridy    
    void setCentre(int ax, int ay);         
    void draw(); 
  private:         // Soukrome cleny tridy
    int x, y;      
    int radius;  
    void printValues();           
}; 
 
int main()
{
  Circle circ;  
  circ.setCentre(120, 150);    // setCentre() je verejna metoda
  circ.draw();                 // draw() je verejna metoda 
  // Nasledujici by nefungovalo!!!  Prekladac by ohlasil chybu!
  circ.radius = 80;       // radius je soukromy clen tridy  
  circ.printValues();     // printValues() je soukromy clen tridy
  return 0;
}
10
Veřejné vs. soukromé členy třídy
● Jako veřejné ponecháme pouze metody ke kterým potřebujeme
přistupovat z funkcí nebo z metod jiných tříd, ostatní ponecháme
soukromé
● Datové položky ponecháváme téměř vždy jako soukromé, pro
nastavení nebo získání jejich hodnoty použijeme veřejné metody
class Circle     
{
  public:             
    void setCentre(int ax, int ay);         
    void setRadius(int r);
    int getCentreX(); 
    int getCentreY();
    int getRadius();        
  private:        
    int x, y;      
    int radius;               
}; 
 
void Circle::setCentre(int ax, int ay) { x = ax; y = ay; }    
void Circle::setRadius(int r) { radius = r; }
int Circle::getCentreX() { return x; }    
int Circle::getCentreY() { return y; }     
int Circle::getRadius() { return radius; }    
11
Konstruktor
● Konstruktor je metoda, která je zavolána automaticky po
definici instance třídy (nejdříve se přidělí paměť pro datové
členy třídy, pak se volá konstruktor)
● Konstruktor má vždy stejné jméno jako třída (podle toho
překladač pozná že to je konstruktor)
● Konstruktory se využívají zejména pro inicializaci datových
členů třídy (tj. nastavení jejich výchozích hodnot)
● Konstruktory nemají žádnou návratovou hodnotu
class Circle   
{
  public:
    Circle();  // Deklarace konstruktoru
  private:
    int x, y, radius;
};
Circle::Circle() { x = 0; y = 0; radius = 100; }
int main()
{
  Circle circ; // V tomto okamziku se alokuje pamet pro promennou 
               // a pote se automaticky zavola konstruktor Circle() 
}
12
Konstruktor s parametry
● Konstruktor může přijímat parametry, které mu lze předat při
definici instance třídy (předávané hodnoty uvádíme v
závorkách za jménem definované proměnné)
class Circle   
{
  public:
    Circle(int ax, int ay, int r); // Konstruktor s parametry
  private:
    int x, y, radius;                 
};
Circle::Circle(int ax, int ay, int r)
{
  x = ax; 
  y = ay;
  radius = r;
}
int main()
{
  Circle circ(120, 150, 80); // Definice promenne s inicializaci.
                           // Parametry jsou predany konstruktoru. 
}
13
Destruktor
● Destruktor je metoda, která je automaticky zavolána po
zrušení instance třídy (např. lokální proměnné jsou rušeny po
opuštění funkce)
● Jméno destruktoru je tvořeno znakem ~ a jménem třídy (podle
toho překladač pozná že to je destruktor)
● Destruktory se využívají zejména pro uvolnění dynamicky
alokované paměti
● Destruktory nemají žádnou návratovou hodnotu ani nemohou
přijímat žádné parametry
class Circle   
{
public:
  Circle();        // Konstruktor
  ~Circle();       // Destruktor
private:
  int x, y, radius;             
};
Circle::~Circle()
{
  // Tady muze byt kod napr. pro uvolneni dynamicky alokovane pameti
} 
14
Předávání instancí třídy jako parametry
funkcí a metod
● S instancemi třídy se pracuje podobně jako s běžnými
proměnnými, lze je předávat jako parametry do funkcí a metod
// Nekde na zacatku je definovana trida Circle a jeji metody
// Funkce vykresli dve kruznice, ktere jsou ji predany jako
// parametr
void drawCircles(Circle circ1, Circle circ2)
{
  circ1.draw();
  circ2.draw();
}
int main()
{
  Circle circ1, circ2; 
  
  drawCircles(circ1, circ2);
  
  return 0;
}
15
Instance třídy jako návratová hodnota
funkce nebo metody
● Instance třídy lze vrátit z funkce příkazem return
// Tady nekde na zacatku je definovana trida Circle
// Funkce vrati kruznici s vetsim polomerem
Circle getLargerCircle(Circle circ1, Circle circ2)
{
  if (circ1.getRadius() > circ2.getRadius())
    return circ1;
  else
    return circ2;
}
int main()
{
  Circle circ1, circ2; 
  Circle largerCirc;
  
  largerCirc = getLargerCircle(circ1, circ2);
  
  return 0;
}
16
Funkce vs. metody
● Metody upřednostňujeme před funkcemi, zejména pokud
funkce/metoda pracuje s datovými položkami dané třídy
class Circle
{
public:    
  void printValues();
};
void Circle::printValues()    // Metoda tridy Circle
{
  cout << "Stred kruznice: " << x << ", " << y << endl; 
  cout << "Polomer kruznice: " << radius << endl;   
}
void printCircleValues(Circle circ)   // Funkce
{
  cout << "Stred kruznice: " << circ.getCentreX() 
       << ", " << circ.getCentreY() << endl; 
  cout << "Polomer kruznice: " << circ.getRadius() << endl; 
}
int main()
{
  Circle circ; 
  circ.printValues();       // Optimalni reseni – volani metody
  printCircleValues(circ);  // Mene vhodne reseni – volani funkce
  return 0;
}
17
Konvence ve jménech
● Standard jazyka C++ nepředepisuje žádná pravidla pro
používání velkých a malých písmen v názvech
● Existuje několik neoficiálních konvencí
● Pro naše účely budeme používat následující konvenci:
 Jména tříd začínáme velkým písmenem
 Jména datových položek a metod začínáme malým
písmenem (s vyjímkou konstruktorů a destruktorů)
 Pokud se název proměnné nebo metody skládá z více slov,
začínáme každé nové slovo velkým písmenem (bez mezery)
class Circle
{
public:
  Circle(int ax, int ay, int r);
  ~Complex();
  void setCentre(int newX, int newY);  
  int getRadius();
  int getColorNumberFromString(string str); 
private:
  int x, y, radius;    
  void printValues();
}; 
18
Dodržujte následující pravidla
● Na konci definice třídy nezapomeňte uvádět středník.
● Pro každou třídu definujte její konstruktor.
● V konstruktoru vždy inicializujte všechny datové členy třídy (pokud
konstruktor přijímá parametry, budou zpravidla inicializovány
pomocí nich, jinak je inicializujeme vhodnou hodnotou, zpravidla
nulou a pod.).
● Datové členy třídy uvádějte vždy jako soukromé (tj. v sekci
private).
19
Cvičení – 1. část
1. Vytvořte program pro kreslení kružnice. V programu definujte
třídu Circle která bude mít konstruktor (bez parametrů), a
následující veřejné metody:
● setCentre() nastavující souřadnice kružnice
● setRadius() nastavující poloměr kružnice
● setColor() nastavující číslo barvy kružnice
● printValues() vypisující hodnoty datových členů (souřadnice
středu, poloměr, číslo barvy)
● draw() vykreslující kružnici na obrazovku (pomocí knihovny g2)
Ve funkci main() definujte objektovou proměnnou pro kružnici.
Potom si program si vyžádá od uživatele souřadnice středu
kružnice (v pixelech), poloměr kružnice (v pixelech) a číslo barvy
(1, 3, 7, 19 nebo 25). Hodnoty se načtou do lokálních
proměnných a potom se nastaví příslušné hodnoty v objektové
proměnné kružnice. Nakonec se zavolá metoda printValues(),
která vypíše hodnoty a pak metoda draw(), která vykreslí
kružnici. 2 body
20
Cvičení – 2. část
2. Program modifikujte tak aby konstruktor přijímal čtyři parametry
(souřadnice středu, poloměr, číslo barvy). Při definici proměnné
kružnice předejte do konstruktoru vhodné hodnoty. Dále
implementujte ve třídě Circle metody readCentre(),
readRadius() a readColor() které od uživatele vyžádají příslušné
hodnoty. Dále implementujte metodu readValues(), ktrá
postupně zavolá tři výše zmíněné metody. Tuto metodu použijte v
programu pro načtení dat od uživatele. 1 bod
3. Modifikujte program z úlohy 2 tak, aby barva nebyla zadávána jako
číslo ale formou textu (black, blue, green, red, yellow). Podobně při
výpisu hodnot se barva vypíše jako text. Ve třídě Circle však
bude bude hodnota barvy uchovávána i nadále jako číslo. Pro tento
účel implementujte ve třídě Circle dvě soukromé metody
getColorNumberFromString() a getColorStringFromNumber().
nepovinná, 1 bod
21
Cvičení – 3. část
4. Vytvořte program, který si od uživatele vyžádá souřadnice a
poloměr pro dvě kružnice. Potom v jednom okně vykreslí tyto
dvě kružnice a navíc třetí kružnici, jejíž střed bude ležet na
spojnici středů těchto dvou kružnic a velikost poloměru bude
průměrem z poloměru dvou zadaných kružnic. Použijte stejnou
třídu Circle jako v předchozí úloze. Navíc v ní implementujte
metody getCentreX(), getCentreY() a getRadius() pro získání
hodnot příslušných členských proměnných. Dále mplementujte
metodu setAverageCircle(), která přijme jako parametr dvě
kružnice a z nich spočítá hodnoty svého středu a poloměru, jak je
uvedeno výše. První kružnice bude vždy zelená, druhá modrá a
třetí zprůměrovaná kružnice bude červená. 1 bod