Technologie cyfrowe semestr letni 2018/2019

Transkrypt

1 Technologie cyfrowe semestr letni 2018/2019 Tomasz Kazimierczuk Wykład 8 ( )

2 Kompilacja Kompilacja programu (kodu): proces tłumaczenia kodu napisanego w wybranym języku na kod maszynowy, zrozumiały dla procesora. Wynikiem kompilacji jest program, który można uruchomić. W czasie kompilacji jest analizowany cały kod, co oznacza, że nie może w nim być nigdzie błędów językowych. Interpretacja: wykonywanie kodu programu krok po kroku, bez analizy poprawności językowej całości. Interpretacja jest prowadzona do napotkania błędu w kodzie, lub poprawnego zakończenia działania programu. Języki kompilowane: C++ Języki interpretowane: PHP, Java, Python Wykład 7 2

3 C++ jest językiem kompilowanym 1. Tworzymy kod źródłowy w pliku tekstowym #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello world"; program.cpp } return 0; 2. Kompilujemy program $ g++ program.cpp o program 3. Uruchamiamy program $./program Hello world

4 Paradygmaty programowania Imperatywne Deklaratywne Proceduralne Logiczne Obiektowe Funkcyjne

5 Przykład 2 function GreatestCommonDivisor(a, b: Int64): Int64; begin if (a < 0) then a := -a; if (b < 0) then b := -b; if (a = 0) then Exit(b); if (b = 0) then Exit(a); while not (a = b) do begin if (a > b) then a := a - b else b := b - a; end; Result := a; end;

6 Przykład: programowanie deklaratywne SELECT Student.Imie, Student.Nazwisko, Ocena.Ocena FROM Student JOIN Ocena ON Student.id = Ocena.StudentId WHERE Ocena.Przedmiot = Mechanika kwantowa AND Ocena.Ocena > 2;

7 (define (sieve n) (define (aux u v) (let ((p (car v))) (if (> (* p p) n) (let rev-append ((u u) (v v)) Przykład 2: programowanie funkcyjne (if (null? u) v (rev-append (cdr u) (cons (car u) v)))) (aux (cons p u) (let wheel ((u '()) (v (cdr v)) (a (* p p))) (cond ((null? v) (reverse u)) ((= (car v) a) (wheel u (cdr v) (+ a p))) ((> (car v) a) (wheel u v (+ a p))) (else (wheel (cons (car v) u) (cdr v) a)))))))) (aux '(2) (let range ((v '()) (k (if (odd? n) n (- n 1)))) (if (< k 3) v (range (cons k v) (- k 2))))))

8 Programowanie imperatywne Kolejne instrukcje zmieniają stan (np. wartości zmiennych) Podstawowe typy zmiennych: int liczba całkowita, np double liczba rzeczywista, np char pojedynczy znak ASCII (litera) bool wartość logiczna (prawda lub fałsz)

9 Język Python Struktury danych: elementy algorytmu przechowujące informacje. zmienna: miejsce na konkretne dane. Zmienna ma swoją nazwę, typ i wartość. Wykład 7 9

10 Język Python Wyrażenia: operacje na zmiennych, wzory. Wykład 7 10

11 Prześledźmy program (C++): #include <iostream> using namespace std; Standardowy początek int main() { int a = 0; int b = 0; a = 8; b = 9 + a; b = b + b; Wypisywanie wartości zmiennych cout << a << " " << b << "\n"; } return 0; Standardowy koniec

12 Prześledźmy program (Python): a = 8 b = 9 + a b = b + b print (a, " ", b)

13 Funkcja Argumenty zmienne lokalne Wynik double srednia(double x, double y) { return (x+y) / 2; } def srednia(x,y): return (x+y)/2.0

14 Systemy typowania Wieloznaczność pojęcia strongly typed / weakly typed Sprawdzanie błędów typów podczas kompilacji? Sprawdzanie błędów typów podczas wykonania? Związanie zmienej z typem? Związanie wartości z typem? Nieco lepiej: dynamically / statically typed

15 Programowanie obiektowe

16 Przykład wykorzystania obiektu Obiekt X jest instancją klasy Y Obiekt = tożsamość + stan + zachowanie vector<int> v; v.push_back(5); v.push_back(6); v.push_back(3); Obiekt = dane + metody cout << "Aktualnie w wektorze jest " << v.size() << " elementow" << endl; cout << "Pierwszym elementem jest" << v.front() << endl;

17 Przykład (C++) class A{ private: int x, y; public: void setvaluex(int a) { x = a; } void setvaluey(int b); }; int main(){ A obj; obj.x = 3; obj.setvaluey(3);... niedozwolone

18 Przykład (Python) class A: def set_value_x(self, a): self.x = a def set_value_y(self, b): self.y = b # Tutaj wlasciwy kod: obj = A() obj.set_value_y(3) obj.y = 3

19 Przykład (Python) class A: def set_value_x(self, a): self._x = a def set_value_y(self, b): self._y = b # Tutaj wlasciwy kod: obj = A() obj.set_value_y(3) obj._y = 3 Można, ale nie należy

20 Przykład konstruktora class Sredniacz: def init (self): self._n = 0 self._suma = 0 def dodaj(self, x): self._suma += x self._n += 1 def srednia(self): return self._suma / self._n

21 Koncepcja Abstrakcja Enkapsulacja Ochrona informacji Polimorfizm Dziedziczenie Realizacja w C++ Klasy Klasy public/protected/private Przeładowanie operatorów, wzorce, metody wirtualne Dziedziczenie klas

22 Dziedziczenie Dziedziczenie pozwala stworzyć nową klasę przy wykorzystaniu już istniejącej klasy. Dziedziczenie to modyfikacja typu polegająca na jego przystosowaniu do określonych warunków jest to więc rodzaj specjalizacji. Tekst zapożyczony z

23 Dziedziczenie Nomenklatura: klasa bazowa (podstawowa albo nadklasa) to klasa, z której dziedziczą inne klasy; klasa pochodna (podklasa) to nowa klasa, która dziedziczy strukturę informacyjną i funkcjonalność z innej klasy. Rysunek schematyczny: klasa bazowa klasa pochodna

24 Przykład Klasa bazowa Macierz Klasa pochodna - MacierzKwadratowa

25 class Macierz { public: Macierz(int n, int m); int liczba_wierszy(); int liczba_kolumn(); void wypisz(); void ustaw_wartosc(int wiersz, int kolumna, double wartosc); double wartosc(int wiersz, int kolumna); void pomnoz_przez(double r); private: int w, k; vector< vector<double> > dane; };

26 class MacierzKwadratowa : public Macierz { public: MacierzKwadratowa(int n); }; double wyznacznik();

27 class Macierz: def init (self, n, m): self._w = n self._k = m self._dane = [[0]*n for i in range(m)] def liczba_wierszy(self): return self._w def liczba_kolumn(self): return self._k def wypisz(self): for i in range(self._w): for j in range(self._k): print(self.wartosc(i,j),", ") print("\n") def wartosc(self, wiersz, kolumna): return self._dane[kolumna,wiersz]

28 class MacierzKwadratowa(Macierz): def init (self, n): super(macierz, self). init (n,n) def wyznacznik(self): # tutaj kod z obliczeniami Python uciążliwa możliwość zupełnego re-definiowania konstruktora i destruktora

29 Zasada podstawienia Liskov Funkcje które używają wskaźników lub referencji do klas bazowych, muszą być w stanie używać również obiektów klas dziedziczących po klasach bazowych, bez dokładnej znajomości tych obiektów Kontrprzykład: void przetwarzajfigurę(figura& ifigura) { if(typeid(ifigura) == typeid(prostokąt)) przetwarzajprostokąt(static_cast<prostokąt&>(ifigura)); else if(typeid(ifigura) == typeid(okrąg)) przetwarzajokrąg(static_cast<okrąg&>(ifigura)); } else if(typeid(ifigura) == typeid(kwadrat)) przetwarzajkwadrat(static_cast<kwadrat&>(ifigura));

30 Dostęp do składników W klasie pochodnej nie ma dostępu do odziedziczonych składników prywatnych (czyli private). W klasie pochodnej jest dostęp do odziedziczonych składników nieprywatnych (czyli protected i public). Składniki chronione (czyli protected) są dostępne tylko w klasie bieżącej i w klasach pochodnych ale nie na zewnątrz.

31 Dostęp do składników Klasa pochodna też decyduje o zakresie widoczności odziedziczonych składników nieprywatnych poprzez sposób dziedziczenia (public, protected, private): przy dziedziczeniu publicznym odziedziczone składniki nieprywatne zachowują swój zakres widoczności; przy dziedziczeniu chronionym odziedziczone składniki nieprywatne stają się chronione; przy dziedziczeniu prywatnym odziedziczone składniki nieprywatne stają się prywatne. Domyślny sposób dziedziczenia to private.

32 Hierarchia klas Dziedziczenie może mieć wiele poziomów. Jedna klasa może być klasą bazową dla wielu innych klas. klasa A klasa B klasa D klasa C klasa E klasa F klasa G klasa D