Lập trình hướng đối tượng C+ + pot

• Một lớp là một thiết kế blueprint hay mẫu prototype cho các đối tượng cùng kiểu – Ví dụ: lớp XeDap là một thiết kế chung cho nhiều đối tượng xe đạp được tạo ra • Một đối tượng là một

Lập trình hướng đối tượng C+

+

Tổng quan

– Phương pháp viết chương trình chặt chẽ

– Rõ ràng, dễ thử nghiệm và sửa lỗi, dễ thay đổi

– Khi chương trình lớn hơn  khó quản lý

– Dữ liệu đóng vai trò quan trọng

• Khi thêm 1 dữ liệu kiểu mới, phải thay đổi tất cả các công việc

và các hàm liên quan đến dữ liệu đó

• Không thể phân chia các phần cần che dấu thông tin trong chương trình.

• Object oriented programming (OOP)

– Chia bài toán thành các nhóm nhỏ có liên hệ với nhau gọi là đối tượng.

Lập trình hướng đối tượng

Đối Tượng (Object)

hướng đối tượng,

mọi thứ đều là đối

tượng

Viết một chương trình hướng đối tượng nghĩa là đang tạo một mô hình của một vài bộ phận trong thế giới thực

Accounts

What is the salary of Jack?

What is the salary of Jack?

– Thông tin truyền giữa các phần khác nhau gọi là các

thông điệp giữa các đối tượng

– Các thông điệp này

có thể được chuyển thành lời gọi hàm trong chương trình.

Đối tượng (Object)

thuộc tính thể hiện Một đối tượng cụ thể được gọi là một thể hiện

Đối Tượng Thế Giới Thực

Đối Tượng Phần Mềm

(Software Object)

Lớp (Class)

• Nhóm các đối tượng có cùng thuộc tính, hành vi và mối quan hệ chung.

• Lớp là viết tắt của “lớp của đối tượng”.

• Một lớp là một thiết kế (blueprint) hay mẫu (prototype) cho các đối tượng cùng kiểu

– Ví dụ: lớp XeDap là một thiết kế chung cho nhiều đối tượng xe đạp được tạo ra

• Một đối tượng là một thể hiện cụ thể của một lớp.

– Ví dụ: mỗi đối tượng xe đạp là một thể hiện của lớp XeDap

• Mỗi thể hiện có thể có những thuộc tính thể hiện khác nhau

– Ví dụ: một cây mai có hoa 6 cánh, trong khi một cây khác có hoa đến 12 cánh.

Số cạnh Màu viền Màu nền

Phương thức (methode):

Vẽ Xóa

Di chuyển

Đối tượng đa giác

Thuộc Tính Lớp

& Phương Thức Lớp

• Thuộc tính lớp (class attribute): đặc trưng yêu cầu của đối tượng hoặc thực thể được biểu diễn trong một lớp

• Thuộc tính lớp được định nghĩa bên trong định nghĩa lớp

và được chia sẻ bởi tất cả các thể hiện của lớp.

– Ví dụ: Lớp đa giác gồm các thuộc tính như: số cạnh, màu viền, màu chữ…

• Phương thức lớp (class method): phương thức (hành động) yêu cầu của đối tượng hoặc thực thể được biểu diễn trong một lớp

• Tất cả các phương thức lớp ảnh hưởng đến toàn bộ lớp chứ không ảnh hưởng đến một lớp riêng rẽ nào.

– Ví dụ: Lớp đa giác gồm các phương thức như: vẽ, xóa, di chuyển…

Thông Điệp

& Truyền Thông Điệp

một hoạt động Gồm có:

– Đối tượng nhận thông điệp

– Tên của phương thức thực hiện

– Các tham số mà phương thức cần

gọi một hay nhiều phương thức của đối tượng khác để yêu cầu thông tin.

Đặc Điểm Quan Trọng

• Nhấn mạnh trên dữ liệu hơn là thủ tục

• Các chương trình được chia thành các đối tượng

• Dữ liệu được che giấu và không thể được truy xuất từ các hàm bên ngoài

• Các đối tượng có thể giao tiếp với nhau

thông qua các hàm

• Dữ liệu hay các hàm mới có thể được

thêm vào khi cần

• Theo tiếp cận từ dưới lên

Thuận Lợi

• So với các tiếp cận cổ điển thì OOP có

những thuận lợi sau:

– OOP cung cấp một cấu trúc module rõ ràng

• Giao diện được định nghĩa tốt

• Những chi tiết cài đặt được ẩn – OOP giúp lập trình viên duy trì mã và sửa đổi mã tồn tại dễ dàng (các đối tượng được tạo ra với những khác nhau nhỏ so với những đối tượng tồn tại).

– OOP cung cấp một cơ chế tốt với các thư viện mã

mà các thành phần có thể được chọn và sửa đổi bởi lập trình viên

Trừu Tượng Hóa

(Abstraction)

• Trừu tượng hóa

– Tiến trình xem xét các khía cạnh nào đó của bài toán.

– Biểu diễn những đặc tính, bỏ qua những chi tiết vụn vặt hoặc những giải thích

• Các kỹ thuật trừu tượng

– Đóng gói (encapsulation)

– Ẩn thông tin (information hiding)

– Thừa kế (inheritance)

– Đa hình (polymorphism)

Tính đóng gói (Encapsulation)

– Cho phép truy cập đối tượng chỉ qua thông điệp của nó trong khi giữ kín các chi tiết riêng

tư gọi là ẩn thông tin.

– Là tiến trình che giấu việc thực thi chi tiết của một đối tượng

Ẩn thông tin (Information Hiding)

• Đóng gói  Thuộc tính được lưu trữ

hay phương thức được cài đặt như thế nào  được che giấu đi từ các đối

tượng khác

Việc che giấu những chi tiết thiết kế và cài đặt từ những đối tượng khác

được gọi là ẩn thông tin

Tính Thừa Kế (Inheritance)

• Hệ thống hướng đối tượng cho phép các lớp được định nghĩa kế thừa từ các lớp

khác

– Ví dụ, lớp xe đạp leo núi và xe đạp đua là

những lớp con (subclass) của lớp xe đạp

thuộc tính được định nghĩa trong một lớp

có thể được thừa kế hoặc được sử dụng lại bởi lớp khác

Tính Đa Hình (Polymorphism)

Vẽ

Lớp

Khái niệm lớp

• Lớp: khái niệm trung tâm của OOP

• Định nghĩa: Lớp là nhóm của những đối tượng (objects) có cùng chung thuộc tính (properties) và có những mối quan hệ

chung

• Đối tượng: thể hiện một thực thể trong thế giới thực.

Khái niệm lớp

TÊN LỚP

Dữ liệu thành viên

Hàm thành viên

class TÊNLỚP TÊNLỚP

[ : < Quyền truy xuất > LỚPCHA ] LỚPCHA

{ < Quyền truy xuất > :

Lớp đơn giản

• Ví dụ:

class Point Point {

int xVal, yVal;

public:

void SetPt (int, int);

void OffsetPt (int, int);

xVal += x;

yVal += y;

}

void main() { Point pt;

pt.SetPt(10,20);

Gọi hàm trên đối tượng

Tạo ra đối tượng thuộc lớp Point

Cơ bản về lớp

• Lớp gồm các thành viên:

– Dữ liệu thành viên (Member Data):

• Một đặc trưng của đối tượng

• Có thể là kiểu đã được định nghĩa hoặc tự định nghĩa

• Dữ liệu thành viên của lớp không thể có kiểu của lớp đó, nhưng có thể là con trỏ kiểu lớp đó.

– Hàm thành viên (Member Function) hay phương thức (Method)

• Một hoạt động, hành vi của đối tượng

• Đối tượng là “hộp đen” nhận và gửi thông điệp (message)

Cơ bản về lớp

• Đối tượng của lớp

– Đối tượng là một thể hiện cụ thể của một lớp

– Khai báo sau định nghĩa lớp

• Khai báo đối tượng hoặc mảng, con trỏ, tham chiếu đến đối tượng

Cơ bản về lớp

• Dữ liệu thành viên:

– Nên được khai báo với từ khoá private.

– Không được khởi tạo giá trị của dữ liệu thành phần trong định nghĩa lớp.

class Employee // khai báo tên lớp

{

private: // từ khóa cho biết không thể truy nhập từ ngoài lớp

unsigned int EmpID =1; // sai

Kiểutrảvề Tênlớp::Tênhàmthànhviên( ) { …

}

– Không phụ thuộc vào hàm public hay private

• Các hàm thành viên định nghĩa bên trong lớp

– Không cần toán tử :: và tên lớp

– Trình biên dịch sẽ cố thực hiện inline

• Ở ngoài lớp, ta chỉ định inline với từ khoá inline

Hàm thành viên nội tuyến

– Cải thiện tốc độ thực thi

– Tốn bộ nhớ (dành cho mã lệnh) khi thực thi.

class Point Point {

int xVal, yVal;

public:

void SetPt (int, int);

void OffsetPt (int, int);

class Point Point {

int xVal, yVal;

– public

• Bất kỳ hàm nào trong chương trình xử lý đối tượng đó cũng

có thể truy cập được

– protected

• Sẽ được học sau Hiện tại giống với private

• Dữ liệu mặc định là private để đảm bảo giấu kín

• Hàm mặc định là public để có thể dùng mọi nơi

Các hàm truy cập và các hàm hữu dụng

– Hỗ trợ hoạt động của các hàm thành phần public

– Không dành cho người dùng trực tiếp

Sự đóng gói (encapsulation)

• Sự truy xuất đến đối tượng thông qua các thông điệp

(message) mà vẫn giữ các thuộc tính private dưới

dạng thông tin ẩn

• Làm cho việc truy xuất đến dữ liệu của các lớp từ bên ngoài lớp bị giới hạn, trở nên không cần thiết hoặc

không thể thực hiện được

• Người dùng không cần quan tâm đến cấu trúc và hoạt động bên trong của lớp, chỉ quan tâm giải quyết vấn đề lớn hơn

• Mục tiêu:

– tạo bức tường không thể thâm nhập được để bảo vệ, tránh những hư hại vô tình hoặc cố ý do những lỗi chúng ta mắc phải – Dễ dàng cô lập lỗi ⇒ dễ dàng tìm kiếm và sữa chữa

Hàm tạo

• Dùng để định nghĩa và khởi tạo định nghĩa khởi tạo đối tượng cùng 1 lúc.

• Có tên trùng với tên lớp, không có kiểu trả về.

• Không gọi trực tiếp, sẽ được tự động gọi khi khởi tạo đt.

• Gán giá trị, cấp vùng nhớ cho các dữ liệu thành viên. dữ liệu thành viên

class Point Point {

int xVal, yVal;

Hàm tạo

class Point Point {

int xVal, yVal;

Point (float len, float angle) {

xVal = (int) (len * cos(angle));

yVal = (int) (len * sin(angle));

Set(const int size) {

elems = new int[size];

maxCard = size;

card = 0;

} ………

};

void main() { Set s1(100);

Set s2(20);

Set s3(1000); …}

Mềm dẻo hơn

Không cần phải nhớ gọi hàm

EmptySet()

khi khởi tạo

Hàm tạo

• Hàm tạo sao chép khởi tạo đối tượng dựa trên một đối tượng khác thuộc cùng lớp.

• Mỗi lớp có một hàm tạo sao chép mặc định – hàm này

có một tham số là đối tượng cùng lớp.

• Ta có thể định nghĩa lại hàm tạo sao chép.

• Thu hồi vùng nhớ cho các dữ liệu thành viên là dữ liệu thành viên con trỏ. con trỏ

class Set Set {

Set(const int size) { …… }

~Set() { delete[] elems; }

…

};

Set TestFunct1(Set s1) { Set *s = new Set(50);

return *s;

}

void main() { Set s1(40), s2(50);

s2 = TestFunct1(s1);

}

Tổng cộng

có bao nhiêu lần

hàm hủy được gọi ?

4

Hàm tạo và hàm hủy mặc định

• Hàm tạo mặc định:

– Thường tạo hàm tạo và hàm hủy khi lớp có thành phần cấp phát động

– Nếu lớp không có hàm tạo thì trình biên dịch

sẽ cung cấp 1 hàm tạo mặc định không đối Hàm này chỉ cấp phát bộ nhớ, không khởi tạo

Đối số mặc định

class Point Point {

int xVal, yVal;

Point (int x = 0, int y = 0);

Point (float x=0, float y=0);

Đối số thành viên ẩn

• Con trỏ *this: Con trỏ *this

– Là 1 thành viên ẩn, có thuộc tính là private – Trỏ tới chính bản thân đối tượng.

void Point ::OffsetPt (int x, int y) {

• Có những trường hợp sử dụng *this là dư thừa (Ví dụ trên)

• Tuy nhiên, có những trường hợp phải sử dụng con trỏ *this *this

Sử dụng con trỏ this

• Các lời gọi hàm thành phần liên tiếp

– Nhiều hàm được gọi trong cùng 1 lệnh

– Hàm trả về 1 tham chiếu đến cùng đối tượng đó

{ return *this; }

– Các hàm khác hoạt động trên con trỏ này

– Hàm không trả về tham chiếu phải được gọi sau cùng

5 Time( int = 0, int = 0, int = 0 ); // default constructor

6 Time &setTime(int,int,int); // set hour,minute,second

7 Time &setHour( int ); // set hour

8 Time &setMinute( int ); // set minute

9 Time &setSecond( int ); // set second

10 int getHour() const; // return hour

11 int getMinute() const; // return minute

12 int getSecond() const; // return second

13 void printUniversal() const; // print universal time

14 void printStandard() const; // print standard time

15 }; // end class Time

16 Time::Time( int hr, int min, int sec )

17 { setTime( hr, min, sec );

18 } // end Time constructor

19 Time &Time::setTime( int h, int m, int s )

20 { setHour( h ); setMinute( m ); setSecond( s );

21 return *this; // enables cascading

22 } // end function setTime

23 Time &Time::setHour( int h )

24 { hour = ( h >= 0 && h < 24 ) ? h : 0;

25 return *this; // enables cascading

26 } // end function setHour

27 Time &Time::setMinute( int m )

28 { minute = ( m >= 0 && m < 60 ) ? m : 0;

29 return *this; // enables cascading

30 } // end function setMinute

31 Time &Time::setSecond( int s )

32 { second = ( s >= 0 && s < 60 ) ? s : 0;

33 return *this; // enables cascading

34 } // end function setSecond

35 int Time::getHour() const

36 { return hour;

37 } // end function getHour

38 int Time::getMinute() const

39 { return minute;

40 } // end function getMinute

41 int Time::getSecond() const

42 { return second;

43 } // end function getSecond

44 void Time::printUniversal() const

45 { cout << hour << ":“ << minute << ":“ << second;

46 } // end function printUniversal

47 void Time::printStandard() const

48 { cout << ((hour == 0 || hour == 12 ) ? 12 : hour % 12 )

54 t.setHour( 18 ).setMinute( 30 ).setSecond( 22 );

55 cout << "Universal time: ";

Làm thế nào

để thực hiện được việc truy

xuất đến thành viên

Private ?

Hàm bạn (Friend)

IntSet là bạn ( bạn friend) của lớp friend RealSet.

class IntSet IntSet { public:

Thêm dòng khai báo

Friend cho hàm thành viên

SetToReal

Hàm bạn (Friend)

• Cách 2:

– Chuyển hàm SetToReal ra ngoài ( độc lập) độc lập

– Khai báo hàm đó là bạn của cả 2 lớp

class IntSet IntSet {

rSet.card = iSet.card;

for (int i = 0; i < iSet.card; ++i) rSet.elems[i] =

(float) iSet.elems[i];}

Hàm độc lập

là bạn(friend) của cả 2 lớp

class IntSet IntSet { ……… }

class RealSet RealSet { // ………

friend class IntSet;

};

Các hàm thành viên của lớp A đều là bạn của lớp B

temp.r = r+ s2.r ; temp.i = i+ s2.i ; return temp;

} };

Cách dùng:

SP s, s1, s2;

s=s1.cong(s2);

class SP { double r;

} };

Cách dùng:

SP s, s1, s2;

s=cong(s1,s2);

1 // Use a friend function.

2 #include <iostream>

3 const int IDLE=0;

4 const int INUSE=1;

5 class C2; // note : forward declaration

6 class C1

7 { int status; // IDLE if off, INUSE if on screen

9 public:

10 void set_status(int state);

11 friend int idle(C1 a, C2 b);

17 void set_status(int state);

18 friend int idle(C1 a, C2 b);

19 };

20.void C1::set_status(int state) { status = state; }

21.void C2::set_status(int state) { status = state; }

22.// idle( ) is a friend of C1 and C2.

30 if(idle(x, y)) cout << "Screen Can Be Used.\n";

31 else cout << "Pop-up In Use.\n";

32 x.set_status(INUSE);

33 if(idle(x, y)) cout << "Screen Can Be Used.\n";

34 else cout << "Pop-up In Use.\n";

35 }

• Chú ý: Hàm bạn không có con trỏ this

– Các thành phần của 2 lớp (hoặc nhiều hơn)

có liên quan đến phần khác của chương trình

• Ví dụ: Hàm print cần xuất thông tin của 2 đối tượng thuộc 2 lớp khác nhau

Hàm bạn và lớp bạn

– Khi 1 hàm là hàm bạn của 1 lớp, nó có thể truy cập

dữ liệu của lớp đó Người lập trình cần biết mã nguồn

⇒ hạn chế thay đổi lớp đó đến mức có thể.

– Không lạm dụng friend

• Gọi hàm tạo mặc định cho đối tượng

• Trả về con trỏ kiểu Time

• Cung cấp bộ khởi tạo

double *ptr = new double( 3.14159 );

Time *timePtr = new Time( 12, 0, 0 );

• Cấp phát mảng

int *gradesArray = new int[ 10 ];

Toán tử delete

• Giải phóng vùng nhớ được cấp phát động cho đối tượng

– Gọi hàm hủy cho đối tượng

– Giải phóng vùng nhớ dành cho đối tượng

• Vùng nhớ đó có thể dùng để cấp phát lại cho các đối tượng khác

– Giải phóng mảng

• delete [] gradesArray;

• Giải phóng mảng gradesArray đang trỏ tới

• Nếu là mảng đối tượng

• Đầu tiên gọi hàm hủy cho từng đối tượng

• Sau đó giải phóng vùng nhớ

• Ví dụ

delete timePtr;

• Cần thiết trong một số trường hợp:

– Cách gọi hàm trong thừa kế.

– Tên thành viên bị che bởi biến cục bộ.

Ví dụ: Point(int xVal, int yVal) {

Point::xVal = xVal;

Point::yVal = yVal;

}

Danh sách khởi tạo thành viên

• Tương đương việc gán giá trị dữ liệu thành viên.

class Image Image { public:

Image(const int w, const int h);

class Point Point {

int xVal, yVal;

const int width; const int

const int height; const int

class Image Image {

const int width = 256;

const int height = 168;