Розробка власного класу STRING

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Розробка власного класу STRING

Розробка власного класу STRING

3

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет

Факультет фізики, електроніки та комп'ютерних систем

Курсова робота

з дисципліни

об'єктно-орієнтовне програмування

на тему: "Розробка власного класу String"

Виконав:

ст. гр. РС-05-1

Тимощенко П.А.

Перевірив:

доц. Вовк С.М.

Дніпропетровськ 2007

Содержание

• Завдання
• 1. Теоретична частина
• 1.1 Введення в об'єктно-орієнтовну технологію
• 1.2 Визначення структур
• 1.3 Доступ до елементів структури
• 1.4 Використання визначеного користувачем типу Time за допомогою Struct
• 1.5 Використання абстрактного типу даних Time за допомогою класу
• 1.6 Область дії клас і доступ до елементів класу
• 1.7 Конструктор класу
• 1.8 Конструктор копіювання
• 1.9 Деструктор класу
• 1.10 Явний виклик деструктора
• 1.11 Небезпека збільшення розміру програми
• 1.12 Константні об'єкти й функції-елементи
• 1.13 Друзі
• 1.14 Ядро ООП: Успадкування та поліморфізм
• 1.4.1 Похідні класи
• 1.14.2 Функції-члени
• 1.14.3 Конструктори й деструктори
• 1.14.4 Ієрархія класів
• 1.14.5 Поля типу
• 1.14.6 Віртуальні функції
• 1.14.7 Абстрактні класи
• 1.14.8 Множинне входження базового класу
• 1.14.9 Вирішення неоднозначності
• 1.14.10 Віртуальні базові класи
• 1.14.11 Контроль доступу
• 1.14.12 Захищені члени
• 1.14.13 Доступ до базових класів
• 1.14.14 Вільна пам'ять
• 1.14.15 Віртуальні конструктори
• 1.15 Перевантаження операцій
• 1.15.1 Операторні функції
• 1.15.2 Бінарні й унарні операції
• 1.15.3 Операторні функції й типи користувача
• 1.15.4 Конструктори
• 1.15.5 Присвоювання й ініціалізація
• 1.15.6 Інкремент і декремент
• 1.15.7 Перевантаження операцій помістити в потік і взяти з потоку
• 2. Розробка власного класу clsString
• 2.1 Загальний алгоритм вирішення
• 2.2 Детальний анализ
• 2.3 Тестування
• Висновки
• Література
• Додатки

(1) даємо посилання на відповідний до індексу символ для того, щоб у нього можна було записати необхідну інформацію. Але недоліком є те, що замість присвоєння символу, ми можемо за посиланням зберегти адресу цього символа, а це може викликати помилки в роботі. Для недопущення цієї помилки використовуємо другу операцію індексації (7), котра повертає константний символ і, до того ж, є константною.

У разі спроби прочитати/записати символ за неіснуючим індексом, программа викликає функцію FatalError (), котра завершить виконання.

Перевантаження оператора писвоєння є аналогічною до конструктора копіювання, за виключенням того,що вона повертає вказівник на об'єкт, котрому присвоюється значення. Це дає можливість наступного коду:

TPString a,b,c;

· · ·

a = b = c;

Операцій додавання рядків, або конкатенація реалізовані наступним чином:

В (1) об'являється оператор += котрий і виконує конкатенацію. Параметром є посилання на об'єкт типу TPString. сonst гарантує незмінність об'єкту. (3) перевірка на достатність виділеної пам'яті для розміщення рядка. (4) обчислення необхідго розміру буферу. (5) видіеня необхідної пам'яті. (6) та (7) копіювання рядків до нового буферу. (8) встановлення символу кінця рядка. (9) знищення старого буферу.

Оператор + загалом об'влений у (18) також має константний параметр. У (20) створюється тимчасовий об'єкт на основі існуючого. Далі виклик += і повернення результату. Завдяки первантаженню операції = уникаємо помлок копіювання.

Функція Clear () присвоює значення рядку “”

void TPString:: Clear ()

{

len=0;

if (symb! =NULL) symb [0] ='\0';

}

Функція видалення певної кількості символів приймає два параметра: стартова позиція та кількість символів.

Алгоритм видалення досить простий: символи з кінця рядка переписуються замість тих, що підлягають видаленню (6). Перевірки (3) та (4) реалізують коректність роботи алгоритму.

Алгоритм вставки рядка в рядок є більш складним, але подібний до операції інкременту.

Рядки (3) - (5) реалізують коректність роботи алгоритму. У рядках (7) - (24) реалізований алгоритм конкатенації, оснований на попередньому "роздвиганні" базового рядка у який виконується ставка. У (26) ми встановлюємо поточну довжину рядка.

Захищена функція

void TPString:: setString (const char* s)

{

if (BuffLen<len+1)

{

if (symb! =NULL) delete [] symb;

BuffLen=len+1;

symb=new char [BuffLen];

}

strcpy (symb,s);

}

виконує виділення необхідного об'єму буферу та копіювання у нього нове значення.

Об'ява нащадку TPStrThread від TPString має наступний вигляд:

class TPStrThread abstract: virtual public TPString

{

···

}

Ключове слово abstract говорить про те, що об'єкти класу неможна створювати, проте ми додали конструктор, що ініціалізуватиме у подальшому усю систему.

Головною відмінністю є наявність двох дружніх функцій, що є перевантаженням операцій введення/виведення.

У рядку (1) перевантажується операція виведення, вона подібна до операції виведення рядка у стилі С. (5) повертає посилання на потік, що дозволяє виконувати наступну операцію:

cout << … << …;

Операція введення (8) реалізована на основі динамічного алгоритму: виділяється буфер, якщо не вистачає, то виділяється у два рази більший (у нього копіюється попередній і звільняється) і т.д. Замість множення на 2 використовуюємо швидшу операцію зсуву. Це дозволяє максимально збалансувати швидкість виконання та використання ресурсів.

Об'ява нащадку TPStrCompare від TPString має наступний вигляд:

class TPStrCompare abstract: virtual public TPString

{···}

У ньому ми перевантажимо всі операції порівняння:

У рядках (1), (6), (10), (14), (16), (18), (22), (26) об'являються оператори порівнняння. Кожен з них є константною функцією та приймає константні аргументи, що гарантує захищеність, та щожливість використання, коли об'єкт був об'явлений константно.

У рядках (16) та (20) викорисовубться функіії порівняння у стилі С. Останні функції порівняння (крім (1)) створювалися на основі заданих.

Розробка результуючого класу пов'язана з успадкуванням від двох абстрактних. Має наступну об'яву:

class clsString: public TPStrThread, public TPStrCompare

{ ··· }

Зауважимо, що базові класи не є віртуальними і немає наслідування від базового класу (як це зазначено у теоретичній частині). Виклики конструкторів будуть проходити так:

Конструктор за замовчуванням TPString

Конструктор за замовчуванням TPStrThread або TPStrCompare

Конструктор за замовчуванням TPStrCompare або TPStrThread

Конструктор clsString

Пункти 2 і 3 рівносильні і їх порядок залежить від компілятору (хоча в стандарті сказано, що вони викликаються в порядку об'яви).

В звязку з тим, що конструктори та операції присвоєння не наслідубться потрібно їх створювати зоново. Конструктори копіювання та перетворення аналогічні TPString. Розглянемо добавлені конструктори.

У рядках (1) та (11) також об'явлені конструктори перетворення.

Цікавим є виділення пам'яті для тимчасового буферу, використовуючи _CVTBUFSIZE.

Згідно документації вона забезпечує саме той розмір, який необхідно для розміщення будь-якого число у строковому форматі, не залежно від системи (3) та (13).

Функція i64toa_s (4) забезпечує перетворення 64 бітного цілого на строку і у разі помилки повертає EINVAL.

Функція _gcvt (14) перетворює дійсне число у рідок символів і у разі помилки повертає її значення. (6) - (9) та (15) - (18) аналогічні розлянутим раніше.

Оператор () повертає підстроку але за типом класу:

У (3) забзпечення коректності роботи алгоритму. (4) виділення тимчасовогу буферу.

У рядку (6) - копіювання підрядка, котрий у (8) передається у якості аргументу.

Далі (9) знищення тимчасового буферу та (10) повертання результату.

Функція пошуку першого входження реалізована за надійним але не найшвидшим алгоритмом О (n) =n*m, n-довжина базового рядка, а m-довжина рядка еквівалент якого шукаємо.

Флагова змінна Notequal (3) слугує для визначення: чи було знайдене вхождения. Змінна fin (5) вказує на кількість символім починаючи з яких необхідно виконати порівняння. (10) вийти з вложенного циклу, якщо знайдені неодинакові символи.

Тестування об'яви змінних, тобто конструкторів:

Создамо динамічний об'єкт (1) присвоївши значення "This program will test my work". Буде викликаний конструктор преведення типів. Перевіримо отримане значення (2), вивівши його в потік (чим і почнемо тестуваня введення/виведення). Далі виконаємо явне приведення типів (3), а також перевіримо оператор присвоєння. Крім того в покроковому режимі перевіримо роботу деструктора. Варіант створення статичної змінної (4) з початковим значенням, а із значенням за замовчуванням (5). Створення об'єкту на основі конструктора копіювання у рядку (6). Створені об'єкти у рядках (3) - (6) виведемо в потік (7). Результати роботи рядкі (1) - (7) є рядки на єкрані (Т1) - (Т5).

Далі протестуємо оператор введення.

У рядках (1) та (3) попросимо ввести рядок символів, що закінчується оператором переходу на новий рядок. Далі (2) та (4) вводимо ці рядки, та відразу ж показуємо введене. Має сенс ввести порожню строку, а потім непорожню. Результати у рядках (6) - (11).

Протестуємо оператори порівняння:

У рядку (1) вказуємо дві строки, які ми будемо порівнювати. У рядках (3), (5), (7), (9), (11), (13) ми говоримо користувачу, яку операцію будемо тестувати, а у наступномі виводимо результат відповідного тестування, використовуючи тернарну операцію. Результати (Т12) - (Т20).

Наступним етапом тестування стане операція конкатенації, процес її тестування подібний до операції тестування (Т23):

cout << "\n\ns1 += s2 yields s1 = ";

test1 += test3; // test overloaded concatenation

cout << test1<<endl;

Операція індексації матиме 2 тести: зміна 0 символу (відлік символів починається з 0), будь-якого іншого, наприклад 1, бо вказівник на рядок-вказівник на перший символ, а далі перевірка операції індексації (Т24) - (Т25):

test1 [0] ='t';

test1 [1] ='E';

cout<<"s1 after s1 [0] = 't' and s1 [1] ='E'"<<endl;

cout<<test1<<endl;

Функцію пошуку об'єднаємо з функцією видалення рядка:

У змінну pos отримаємо позицію входження, потім (2) з цієї позиції видалимо весь рядок test3, використовуючи функцію визначення довжини рядка. Та виведемо (3) результат видалення (Т26) - (Т27).

Тестування операцій вставки більш складне:

Для полегшення перевірки вставки задамо початкові строки (1) - (2), (7) - (8), та (12) - (13).

Вставка в початок рядка (5), між 5 та 6 символами (10) та в кінець (13). Результати приведені у рядках (Т30) - (Т36).

На останок тестування конструкторів перетворення з числа до строки. Так як вони основані лице на стандартних операціях строк у стилі С, достатньо одного тесту на кожний:

У (1) та (4) створення об'єкту та передача значення. Замітимо явне приведення типу у (1), якщо цьго невиконати, то компілятор видасть помилку "error C2668: 'clsString:: clsString': ambiguous call to overloaded function". Це пов'язане з тим, що компілятор неявно не розрізняє ціле та дійсне числа, тому виника б неоднозначність. Ми використовуємо динамічні об'єкти, а отже виклик деструкторів (3) та (6) обов'язковий. Результат (2) та (3) є рядки (Т37) та (Т38).

1. MSDN

2. Pohl, Ira C++ by Dissection. Addison-Winsley: New York, 2002.520p

3. Stroustrup, Bjarne The C++ Programing Language. Addison-Winsley: New York, 1997.912p

4. Дейтел Х.М. Дейтел П. Дж. Как программировать на С++. М.: Бином, 2005.1244с

5. Липпман С.Б. С++ для начинающих. М.: Питер, 2002.1194с

Додаток А

Код файлу "TPstr. h", з об'явою класів.

#ifndef TPSTR_H

#define TPSTR_H

#include <iostream>

using std:: ostream;

using std:: istream;

class TPString

{

public:

// TPString ();

TPString (const char * = "");

TPString (TPString&);

~TPString ();

char&operator [] (int);

const char &operator [] (int) const;

TPString &operator= (TPString&);

TPString &operator+= (const TPString&);

TPString &operator+ (const TPString&);

void Clear ();

void TPdelete (int startpos, int count);

void insert (TPString&, int pos, int count);

int lenght () const;

virtual int ErrorCode () {return 0; }

protected:

int BuffLen;

int len;

char * symb;

void FatalError () const;

void setString (const char*);

};

class TPStrThread abstract: virtual public TPString

{

friend ostream &operator<< (ostream&, const TPStrThread&);

friend istream &operator>> (istream&, TPStrThread&);

public:

char* GetStr (); // повертає копію рядка у стилі С

char* GetStr (int stpos, int count); // копія підрядка у стилі С

};

class TPStrCompare abstract: virtual public TPString

{

public:

bool operator! () const; // Чи порожня строка

bool operator! = (const TPStrCompare&) const;

bool operator== (const TPStrCompare&) const;

bool operator< (const TPStrCompare&) const;

bool operator> (const TPStrCompare&) const;

bool operator<= (const TPStrCompare&) const;

bool operator>= (const TPStrCompare&) const;

};

class clsString: public TPStrThread, public TPStrCompare

{

public:

clsString (const char * = "");

clsString (const long);

clsString (const double, int pers = 12);

clsString (clsString&);

~clsString () {}

clsString &operator () (int, int);

clsString & operator= (const clsString&);

int ErrorCode () {return code; }

int find (const clsString&, int pos =0);

private:

int code;

};

#endif

Додаток Б

Код файлу "TPstr. cpp", з описом методів класів.

#include "TPstr. h"

#include <errno. h>

// class TPString

TPString:: TPString (const char *s)

{

len=strlen (s);

BuffLen=0;

symb=NULL;

setString (s);

}

TPString:: TPString (TPString & copy)

{

len=copy. len;

BuffLen=0;

symb=NULL;

setString (copy. symb);

}

TPString:: ~TPString ()

{

delete [] symb;

}

char&TPString:: operator [] (int index)

const char &TPString:: operator [] (int index) const

{

if ( (index<0) || (index>=len))

{

FatalError ();

}

return symb [index];

}

TPString &TPString:: operator= (TPString& copy)

{

len=copy. len;

setString (copy. symb);

return *this;

}

TPString &TPString:: operator+= (const TPString& part)

{

if (BuffLen< (len+1+part. len)) {

BuffLen=len+1+part. len;

char *ptr=new char [BuffLen];

strcpy (ptr,symb);

strcpy (ptr+len,part. symb);

ptr [BuffLen-1] =0;

delete [] symb;

symb=ptr;

} else {

strcpy (symb+len,part. symb);