構造体・クラス

プログラミングII
第3回
構造体・クラス
田向
理解度チェック
#include <iostream> 何処に誤りがあるか？
using namespace std;
class myclass {
int i;
public:
}
int main( )
{
myclass ob;
ob.i = 10;
}
変数からオブジェクト
• classで定義・宣言された
何か構造をもった物はクラス名で定
義される．
• このクラス名で定義・宣言された変
数をオブジェクトという．
– クラス定義とオブジェクト定義とは
異なる．
– クラス名で指定された構造と同じ
構造をもった物．インスタンス，実
体とも言う．
– 実際の値が置けるメモリ領域が
存在している．
分割ファイル
• プログラムが大 → ファイルが大
→ファイルを分割：ファイル全体でプロ
グラム（Project）となる．
• ファイル内でグローバル，ローカル
変数？ Project全体で？
プログラムが巨大になり多人数で設計
ヘッダーファイルだけでは
全体が見えないでバグが増大
影響を限定的にする必要がある
変数・関数の定義領域：スコープ
• 構造体，関数が沢山になる．
– 同じ関数名で異なる機能，同じ
変数名で別の意味等混乱が生じ
る
• 定義されている部分は何処まで？
global ，local ， static
定義域： scope を組織的に制御す
る必要がある
－Cの復習－変数：メモリの使い方
• 変数→ アドレス：変数の値 ( int x； )
• 配列→ 配列の最初のアドレス＋添え字：
配列変数の値
int *x；ポインターを使ってアドレス計算
int y[10]; 配列を宣言
共に配列に必要な領域が必要
メモリ空間
名前表
int *y；
名前１
y=
(int ＊）
malloc(10*4)
x
型
アドレス１
名前2
y[10]
型
アドレス２
•配列（同一の型の要
素）：
–０番目要素：属性（int
で区別）
–１番目要素：ｘ座標
–2番目要素：ｙ座標
Cの構造体
• struct structname{
– Field-type1 field name1
– Field-type2 field name2
} variable name;
型情報も同時に持つ
variable name
名前表
struct name
構造表
ベースアドレス
fieldname1
filedname2
インスタンス表
（実体表）
構造体の例
• Struct bin{
char name[30];
int quantity;
int cost;
} printer_cabel_box;
bin: 袋，箱構造
部品の名前
箱の中に幾つ入れるか
部品１個の値段
箱として作った物の名前
構造体の名前 I
構造体名で変数を定義で
きる
struct bin
terminal_cable_box;
構造体名を省略できる
• struct {
char name[30];
int quantity;
int cost;
} printer_cabel_box;
別の箱を定義する．
箱という構造の名前が
無い．無名の何か
構造物は無名，
物には名前がある
メモリ内の配置を定義している
構造体の名前 II
• 変数名も省略で
きる
struct bin{
char name[30];
int quantity;
int cost;
};
struct bin
terminal_cable_box;
何か構造がある雛
型に型名
をつける．
その名前は bin
その中身の構造は
以下のとお
り
その構造が
構造名binであるものと
同じである物．
その名前は．．．．である．
ほとんどの物は構造を持つ．多用される．
多種多様な使われ方がされ，
この構造の概念が発展した．
class：
その何かをクラスと呼ぶ
struct stack{
char name[30];
int count;
int
data[STACK_SIZE];
};
class stack{
char name[30];
int count;
int
data[STACK_SIZE];
};
これだけでは
何も変わらない
class stack{
private: //非公開
char name[30];
int count;
int
data[STACK_SIZE];
public: //公開
……………….
……………….
};
structからclassへの拡張
• スコープ機能の強化：
クラス名でスコープ！
• データ構造にさらに関数も加える．
– クラスに関係するだけに注目する．
– 全ての物はどれかのクラスに繋
がっている．
• メンバー変数，メンバー関数
– クラス内の物はどのクラスか区別
する必要がない．
• メンバー関数のコードを含む．
メンバー関数とスコープ演算子：：
//xxx.h
class stack1{
class stack2
char name[30];
{
int count;
int
data[STACK_SIZE];
int
count;
int
data[STACK_SIZE*2];
…
// メンバー関数
void f1（int, int );
void f1（int, in);
…
……………….
};
}
外部から見えるところを纏めて
ヘッダーファイルに書く
メンバー関数とスコープ演算子：：
Stack1のf1の実部
#include “xxx.h”
void
stack1::f1（int x, int y){
count = data[x ] +data[ y];
count++；
}
Stack2のf1の実部
stack2 :: f1(int x, int y）{
…
count= a;
}
•Stackクラスのメンバー関数f1はメンバー変数count
をf1の記述内部で自由にアクセスできる．
•他のクラスのメンバーは見えない．
→プログラムが作れない．
→ 一部，見れるようにする．
Public:
見えないものは private:
スコープのヘッダファイルを作成
// stack.h
const int STACK_SIZE = 100;
class stack{
private:
int count;
int data[STACK_SIZE];
public:
void init(void);
void push( const int item );
int pop ( void );
};
特殊な関数：constructor
class stack{
private:
int count;
int
stck[STACK_SIZE];
stack2* data2;
public:
stack( ) ;
//constructor
~ stack( );
//destructor
void init(void);
void push(char ch);
char pop( )；
};
クラス名と同じ名前を持ち
戻り値を持たない．
オブジェクトが生成される
たびに呼出される．
する事：
クラスが使用するメモリ領域
を確保する．
初期値を設定する．
(関係付けの）リンクを張る．
constructor と destructorの例
// スタックを初期化する
stack::stack(){
cout << "スタックを生成する\n";
tos = 0;
}
// 文字をプッシュする
void stack::push(char ch){
if(tos==SIZE) {
cout << "スタックは一杯です\n";
return;
}
stck[tos] = ch;
tos++;
}
// 文字をポップする
char stack::pop(){
if(tos==0) {
cout << "スタックは空です\n";
return 0; // スタックが空の場合はヌルを返す
}
tos--;
return stck[tos];
}
int main(){
// 自動的に初期化される2つのスタックを作成する
stack s1, s2;
int i;
s1.push('a');
s2.push('x');
s1.push('b');
s2.push('y');
s1.push('c');
s2.push('z');
for(i=0; i<3; i++) cout << “s1をポップする: ”
<< s1.pop() << "\n";
for(i=0; i<3; i++) cout << “s2をポップする: ”
<< s2.pop() << "\n";
return 0;
}
Constructorが成功のカギ
• このアイデアが無いと，C++はアイ
デア倒れで終わった．
• メモリ領域の制御を明示的に行う．
• デバッグがしやすい．
• 実際にクラスとコンストラクターを作
成する．
オブジェクトの使い方
• 今までは，作り方；
class objA｛
private宣言部 – 変数，関数
public:
public宣言部 – 変数，関数
｝
• その使い方は？ objA obj1；
• 普通の変数と同じように扱える
– 同じように計算が出来る事
• 値の代入や取り出し
– Obj1.a＝A; A=Obj1．a；
– Obj1=obj2；
– Obj1=obj2*obj3；など
• メンバー関数はメンバー変数
（private/publicに関係なく）に自由
にアクセスできる
オブジェクト代入の例I
#include <iostream>
using namespace std;
class myclass {
int a, b;
public:
void set(int i, int j) { a = i; b = j; }
void show() { cout << a << ' ' << b <<"\n"; }
};
int main(){
myclass o1, o2;
o1.set(10, 4);
// o1をo2に代入する
o2 = o1;
o1.show();
o2.show();
return 0;
}
オブジェクト代入の例II
O2.a=O1.a;
O2.b=O1.b;
を実行する．
• O2=O1はこの文を生成するのか？
= オペレータを呼び出すはず
• O1とO2は同じ値になるけれど，別のオブ
ジェクト
このあと，O1の値を変えてもO2の値は変
らない
• コンパイラーが影で色々な演算を生成し
ている
– 最低限の記述を簡潔に書けば良い
– オブジェクトの中を考えずに扱うことが
できる
このプログラムには誤りがある
#include <iostream>
using namespace std;
class myclass { int a, b;
public:
void set(int i, int j) { a = i; b = j; }
void show() { cout << a << ' ' << b << "\n"; }};
class yourclass { int a, b;
public:
void set(int i, int j) { a = i; b = j; }
void show() { cout << a << ' ' << b << "\n"; }};
int main(){
myclass o1;
yourclass o2;
o1.set(10, 4);
o2 = o1;
o1.show();
return 0;}
o2.show();
間違いの理由
• 同じ型のオブジェクトでなければ代
入できない．
– 違う場合にはどう処置していいか
情報が無い
• どの代入演算子(=)を呼べばよいは
判らない
– 型（クラス名）チェックで避けるし
かない
• 間違って違うものを代入することは
無い．
• 型チェックはプログラムを書く上で
強力なサポーター
Objectの代入I
#include <iostream>
using namespace std;
#define SIZE 10
// 文字を格納するstackクラスを宣言する
class stack {
char stck[SIZE]; // スタック領域を確保する
int tos;
// スタックの先頭の索引
public:
stack();
// コンストラクタ
void push(char ch);
char pop();
};
stack::stack(){ cout << "スタックを生成する\n";
tos = 0; }
void stack::push(char ch){
if(tos==SIZE) {
cout << "スタックは一杯です\n";
return; }
stck[tos] = ch; tos++; }
Objectの代入II
char stack::pop(){
if(tos==0) { cout << "スタックは空です\n";
return 0; }
tos--; return stck[tos]; }
int main(){
stack s1, s2; int i;
s1.push('a'); s1.push('b'); s1.push('c');
s2 = s1; // これで、s1とs2は同じになる
for(i=0; i<3; i++) cout << "s1をポップする: "
<< s1.pop() << "\n";
for(i=0; i<3; i++) cout << "s2をポップする: "
<< s2.pop() << "\n";
return 0;}
コンパイラーがしている事
• 自動的に代入文を実行？
• S1のバイナリコードをそのままS2に
コピーする．
s1
ベースアドレス
ｆ
I E
L
D
N
A
M
E
1
ｆ
I E
L
D
N
E
M
E
2
s2
ベースアドレス
ｆ
I E
L
D
N
A
M
E
1
ｆ
I E
L
D
N
E
M
E
2
オブジェクト：まとめ
• 手続き型記述で書きやすさ，Cの資
産を継承
• class：配列，構造体を強化
• new：ポインター変数とalloc()を強化
• Scope”：：”スコープ機能，隠蔽を強化
デバッグ機能が強化できる．
– 関数の引数のチェックを厳しくす
ることが出来る
• あと，役に立つもの，便利なものは
何でも試みる．
– 演算子のオーバーローディング
– クラスの継承：派生（inheritance)
– テンプレート
このプログラムにはエラーがあるI
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
using namespace std;
class strtype {
char *p;
int len;
public:
strtype(char *ptr);
~strtype(); void show(); };
strtype::strtype(char *ptr){
len = strlen(ptr);
p = (char *) malloc(len+1);
if(!p) { cout << "メモリ割り当てエラー\n";
exit(1); } strcpy(p, ptr); }
strtype::~strtype(){ cout << "pを解放する
\n";
free(p); }
このプログラムにはエラー..II
void strtype::show(){
cout << p << " - 長さ: " << len;
cout << "\n";}
int main(){
strtype s1("This is a test."), s2("I like C++.");
s1.show();
s2.show();
s2 = s1;
s1.show();
s2.show();
return 0;
}
このプログラムにはエラー..III
• 結果：
• システムエラーとなる．
– char* P が問題．
– ポインター値の代入が問題
s2.p = s1.p
p の値はmalloc()で与えられた
アドレス値．s1 とs2 で違う場所
Mainの実行が終わって，メモリ領
域を開放するとき，同じアドレス
なので，s1,s2で2度開放されるた
め，システム・エラーとなる．
クラス・オブジェクトの大きな利点
• オブジェクトの型を常に考えるくせ
が出来てくる．
– 先ずオブジェクトを設計する．
– 計算・演算が良いか悪いかと同
じように正しくデータを扱っている
かどうか．
– 今までは，データの区別が無
かったので，間違いが多かった．
• 10s,10min,100hourの区別が無い
• myMoney =yourMoney は間違い
– 後で，クラスやオブジェクトを追
加しても，影響が限定的である．

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