Laboratorul 07: Functii Virtuale

In cadrul acestui laborator, vom aprofunda inca un concept important al Programarii Orientate pe Obiecte, functii virtuale.

Ca referinte externe, recomandam urmatorul capitol din Absolute C++:

• Capitolul 15 (Chapter 15: Polymorphism and Virtual Functions, pag. 661 - 693)

Pentru a intelege mai bine importanta folosirii functiilor virtuale, introducem conceptul de binding(legare).

Legarea poate fi:

• Statica/timpurie (la compilare)
• Dinamica/tarzie (in momentul executie)

Legarea statica (Early binding):

• se realizeaza la compilare (compile time, inainte de rularea aplicatiei)
• este realizata de catre compilator si editorul de legaturi (linker)

Asa cum sugereaza si numele, compilatorul(sau linker-ul) asociaza in mod direct apelului de functie o adresa.

Functiile membre ale unei clase primesc adresa obiectului care face apelul.

tip_date obiect; 
obiect.functie();

In functie de tipul obiectului de la acea adresa - compilatorul si editorul de legaturi stabilesc daca:

• nume_functie() e membra a clasei tip_date (e declarata)
• este implementata
• daca este implementata, se face legarea statica si se poate apela acea functie
• daca functia era declarata ca membra a clasei, dar nu e implementata arunca eroarea ‎‎‏‏‎ ‎‏‏‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏ ‎‏‏‎ ‎‏‎‏‏‎ ‎‏‏‎‏‏‎ ‎‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎‏‏‎ ‎[Linker error] undefined reference to 'tip_date::nume_functie()'

In cazul apelului prin intermediul pointerilor.

tip_date_baza *obiect = new tip_date_baza;
obiect->functie();

Procedeul este similar:

• compilatorul si editorul de legaturi stabilesc daca functia invocata de un pointer este de tipul acelui pointer (daca poate fi apelata)
• compilatorul foloseste tipul static al pointerului pentru a determina daca invocarea functiei membre este legala.

Early_Binding.cpp

#include<iostream> 
using namespace std; 
 
class Baza
{ 
public: 
    void afisare() { cout<<" In Baza \n"; } 
}; 
 
class Derivata: public Baza
{ 
public: 
    void afisare() { cout<<"In Derivata \n"; } 
}; 
 
int main(void) 
{ 
    Baza *bp = new Derivata; 
 
    // Compilatorul vede tipul pointerului si
    // apeleaza functia din clasa Baza
    bp->afisare();   
 
    return 0; 
} 

In urma rularii programului, se va afisa:

 In Baza 

 ((Derivata*)bp)->afisare(); 

Legare dinamica/tarzie(Late binding):

• legarea se face dupa compilare, la rulare
• in functie de tipul dinamic al pointerului (tipul obiectului catre care se pointeaza)
• se poate realiza doar in contextul apelului de functii prin intermediul pointerilor

Pentru a folosi acest tip de legare, compilatorul trebuie informat ca exista posibilitate ca, la rulare, sa se doreasca apelarea unei functii de tipul dinamic al obiectului.

Late_Binding.cpp

#include<iostream> 
using namespace std; 
 
class Baza 
{ 
public: 
    virtual void afisare() { cout<<" In Baza \n"; } 
}; //legarea pentru functia afisare se face la rulare
 
class Derivata: public Baza
{ 
public: 
    void afisare() { cout<<"In Derivata \n"; }  //supraincarcare
};  //legarea pentru functia afisare se face la rulare; e virtuala
 
 
int main(void) 
{ 
    Baza *bp = new Derivata; //legare dinamica (in functie de tipul dinamic), apel Derivata::afisare() 
    bp->afisare(); 
    return 0; 
} 

Observam asadar ca de data aceasta, se va afisa

 In Derivata 

Dupa cum am afirmat deja, cuvantul cheie virtual informeaza compilatorul sa nu realizeze o legatura statica. Dar cum reuseste acesta sa puna in actiune toate mecanismele necesare realizarii de legaturi dinamice?

Cand se face initializarea VPTR-ului?

In momentul crearii unui obiect. Mai exact la apelul constructorului. In cazul in care nu se implementeaza niciun constructor, cel generat automat face si aceasta initializare.

Polimorfismul se poate realiza prin:

• supradefinirea functiilor - functii cu acelasi nume, dar semnaturi diferite - care se comporta diferit in functie de context – in functie de modul in care sunt apelate – chiar daca au acelasi nume; polimorfism ad hoc

• suprascrierea functiilor – functii virtuale: acelasi pointer poate sa aiba comportamente diferite la apelul unei metode, in functie de tipul lui dinamic

Baza.h

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
class Baza{
    protected:
        int atr1;
    public:
        Baza();
        Baza(int );
        void set_atr1(int );
        virtual void afisare();
        virtual ~Baza(){};
};

Baza.cpp

#include "Baza.h"
    Baza::Baza() { }
    Baza::Baza(int i):atr1(i) { }
    void Baza::set_atr1(int i) { 
        atr1 = i; 
    }
    void Baza::afisare() { 
        cout << "atr1 = " << atr1 << endl; 
    }

Derivata.h

#pragma once
#include "Baza.h"
class Derivata : public Baza {
    protected: 
        int atr2;
    public:
        Derivata();
        Derivata(int , int );
        void set_atr2(int );
        void afisare(); //afisare din Derivata e virtuala
};//destructorul generat automat e virtual

Derivata.cpp

#include "Derivata.h"
    Derivata::Derivata() { }
    Derivata::Derivata(int a1, int a2):Baza(a1),atr2(a2) { }
    void Derivata::set_atr2(int n) { 
        atr2 = n; 
    }
    void Derivata::afisare() { 
        Baza::afisare();
        cout << "atr2 = " << atr2 << endl;
    }

main.cpp

#include "Derivata.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
    int n;
    cout << "Dati dimensiunea";
    cin >> n;
    Baza **vec = new Baza*[n];
    for (int i = 0; i < n; i++){
        cout << "Introduceti obiect de tip Baza(0) sau Derivata(1)?";
        int tip;
        cin >> tip;
        if (tip == 0){
            cout << "Dati atr1:";
            int a1;
            cin >> a1;
            vec[i] = new Baza(a1);
        }
        else if (tip == 1){
            cout << "Dati atr1 si atr2:";
            int a1, a2;
            cin >> a1; cin >> a2;
            vec[i] = new Derivata(a1,a2);
        } else i--;
    } 
    for (int i = 0; i < n; i++)
         vec[i]->afisare();
    //comportament polimorf; nu mai testez eu care e tipul si nu fac conversii explicite
    //Baza *b = new Derivata(1,1);
    // b->set_atr2(2);
    //atentie, set_atr2 nu e o functie din Baza
    //ERROR:'class Baza' has no member named 'set_atr2'
    return 0;
}