Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- poo-is-ab:laboratoare:05 [2024/10/13 17:04]
razvan.cristea0106 [Moștenirea între două clase]
+++ poo-is-ab:laboratoare:05 [2025/10/11 20:12] (current)
razvan.cristea0106 [Supraîncărcarea operatorilor]
@@ Line 1: / Line 1: @@
-===== Laborator 05 - Moștenire simplă =====
+===== Laborator 05 - Supraîncărcarea operatorilor =====
 **Autor: Răzvan Cristea**
@@ Line 7: / Line 7: @@
 Studentul va fi capabil la finalul acestui laborator să:
-  * recunoască și să înțeleagă conceptul de moștenire între două clase
+  * recunoască și să înțeleagă conceptul de supraîncărcare (overloading)
-  * construiască legături între clase folosind relația de tip "is-a" (relație de specializare)
+  * știe când un operator trebuie supraîncărcat fie ca funcție membră fie ca funcție friend
-  * folosească membrii marcați cu protected și să înțeleagă diferențele dintre accesul public, privat și protejat în moștenire
+  * supraîncarce operatorii aritmetici pentru o clasă
-  * aplice principiile de reutilizare a codului prin extinderea funcționalității clasei de bază în clasa derivată
+  * supraîncarce operatorii logici de comparație
+  * supraîncarce operatorii de flux pentru citire și afișare
 ==== Introducere ====
-În acest laborator vom extinde lucrul cu clase, introducând conceptul de **relații între clase**. Vom construi și analiza legături între două clase, folosind relațiile de tip **"is-a"** și **"has-a"**, dar vom pune accentul mai mult pe relația de **"is-a"**. Relația de tip **"is-a"** reprezintă o formă de moștenire, un principiu fundamental al **POO**, prin care o **clasă derivată (subclasă)** preia **proprietățile** și **comportamentele** unei **clase de bază (superclasă)**.
+În acest laborator, ne vom concentra pe aprofundarea conceptului de **overloading (supraîncărcare)**, un aspect esențial al **POO**. Așa cum am introdus deja în [[poo-is-ab:laboratoare:03|laboratorul 3]], atunci când am discutat despre **polimorfism**, am înțeles că supraîncărcarea se referă la posibilitatea de a defini mai multe funcții cu același nume, dar cu semnături diferite. Acest mecanism se aplică atât funcțiilor libere, cât și metodelor în cadrul unei clase.
-Acest tip de relație ne permite să definim **ierarhii de clase**, să **reutilizăm codul** și să **extindem** funcționalitățile claselor, oferind un model de organizare flexibil și scalabil. **Moștenirea** funcționează similar cu cea din viața reală: **clasa derivată** preia proprietățile și comportamentele **clasei de bază**, dar poate adăuga și **comportamente noi** sau **modifica** pe cele existente. Astfel, **moștenirea** facilitează **extensibilitatea** și **întreținerea** codului, reducând duplicarea și oferind un mod eficient de a gestiona complexitatea în proiecte de mari dimensiuni.
+Este important de subliniat că supraîncărcarea nu schimbă comportamentul fundamental al unei **funcții** sau **metode**, ci oferă alternative prin care acestea pot fi apelate, în funcție de tipul și numărul parametrilor. Cu alte cuvinte, **funcția** sau **metoda** își păstrează scopul de bază, dar poate trata diverse scenarii sau tipuri de date fără a necesita **nume diferite**. Această flexibilitate contribuie la creșterea lizibilității codului și la reducerea redundanței, permițând programatorilor să scrie cod mai clar și mai modular.
+Pe parcursul acestui laborator, vom explora în detaliu cum funcționează **supraîncărcarea operatorilor** în C++ și cum poate fi utilizată eficient în cadrul claselor pentru a îmbunătăți funcționalitatea și flexibilitatea aplicațiilor la care lucrăm.
+==== Operatorii limbajului C++ ====
-==== Moștenirea între două clase ====
+Când discutăm despre operatori în C++, primul lucru de care trebuie să ținem cont este faptul că aceștia operează asupra unor **operanzi**. În funcție de **numărul de operanzi** asupra cărora acționează, operatorii pot fi clasificați în trei mari categorii dupa cum urmează în descrierea de mai jos.
-Așa cum am menționat anterior, **moștenirea** este un principiu fundamental al **POO** care permite unei **clase derivate** să preia atât **proprietățile (atributele)** cât și **comportamentele (funcțiile membre)** unei **clase părinte**. Prin acest mecanism, **clasa derivată** poate să extindă funcționalitatea moștenită prin adăugarea de noi atribute și metode sau prin redefinirea celor existente. Scopul principal al **moștenirii** este de a promova **reutilizarea codului** și de a permite o **extensie** naturală a funcționalităților inițiale, astfel încât să se creeze o structură mai **flexibilă** și mai **ușor de întreținut** în cadrul aplicațiilor.
+**Operatori Unari**: acești operatori au nevoie de **un singur** operand pentru a-și îndeplini funcția. Ei sunt folosiți în mod frecvent pentru operații simple precum negarea, incrementarea sau decrementarea valorii operandului. Exemple comune includ **++ (incrementare)**, **%%--%% (decrementare)**, **! (negare logică)** și **- (negare aritmetică)**.
-Înainte de a explica moștenirea între două clase vom face o scurtă recapitulare a noțiunilor deja învățate în cadrul laboratoarelor anterioare. Pentru acest laborator propunem clasa **Locuinta** care are ca și membri **pret (de tip float)** și **adresa (șir de caractere alocat dinamic)**.
+**Operatori Binari**: aceștia necesită **doi** operanzi și sunt cei mai utilizați operatori în programare. Acești operatori includ **adunarea (+)**, **scăderea (-)**, **înmulțirea (*)**, **împărțirea (/)**, dar și operatori logici precum **&& (și logic)**, **|| (sau logic)** și **operatori de comparație (==, !=, <, >)**.
-<code cpp>
+**Operatorul Ternar**: există un **singur** operator ternar în C++, cunoscut sub numele de **operator condițional (?:)**. Acesta utilizează **trei** operanzi și este folosit pentru a evalua o condiție și a alege între două valori, în funcție de rezultatul acelei condiții.
-#pragma once
-#include <cstring>
-#include <iostream>
-class Locuinta
+În continuare vom prezenta un tabel cu operatorii existenți în limbajul C++ pentru a putea vedea atât simbolurile cât și modul de asociere (aplicare) al acestora.
-{
-	float pret;
-	char* adresa;
-public:
+^        Categoria de operatori        ^       Simbolurile operatorilor             ^                 Mod de asociere (aplicare)              ^
+| **Primari**            | ( ), [ ], ., %%->%% |         stânga - dreapta         |
+| **Unari**              | ++, %%--%%, -, !, ~, (tip), &, *, sizeof |         **dreapta - stânga**         |
+| **Multiplicativi**     | *, /, %                         |         stânga - dreapta         |
+| **Adunare, scădere**   | +, -                            |         stânga - dreapta         |
+| **Deplasare (nivel bit)** | %%<<%%, %%>>%%               |         stânga - dreapta         |
+| **Relaționali**        | <, >, %%<=%%, %%>=%%            |         stânga - dreapta         |
+| **Testare egalitate**  | ==, !=                          |         stânga - dreapta         |
+| **ȘI (nivel bit)**     | &                               |         stânga - dreapta         |
+| **SAU exclusiv (nivel bit)** | %%^%%                     |         stânga - dreapta         |
+| **SAU inclusiv (nivel bit)** | %%|%%                     |         stânga - dreapta         |
+| **ȘI logic**           | %%&&%%                          |         stânga - dreapta         |
+| **SAU logic**          | %%||%%                          |         stânga - dreapta         |
+| **Condițional (ternar)**| ?:                             |         stânga - dreapta         |
+| **Atribuire**          | =, +=, -=, *=, /=, %=, %%<<=%%, %%>>=%%, &=, %%^=%%, %%|=%% |         **dreapta - stânga**         |
+| **Virgulă**            | ,                               |         stânga - dreapta         |
-	Locuinta();
+<note important>Pentru operatorii din tabelul de mai sus am ales această ordine pentru a putea stabili cu ușurință **prioritățile** fiecăruia dintre ei. Astfel cea mai **mică** prioritate o are operatorul **virgulă**, în timp ce cea mai **mare** prioritate o au **operatorii primari**.</note>
-	Locuinta(const float& pret, const char* adresa);
-	Locuinta(const Locuinta& locuinta);
-	Locuinta& operator=(const Locuinta& locuinta);
-	~Locuinta();
-	float getPret() const;
+==== Funcții friend ====
-	char* getAdresa() const;
-	void setPret(const float& pret);
+În C++ funcțiile **friend** sunt acele funcții care au aces la zona **privată** a clasei, dar și la cea **protected**. Deși o funcție friend strică **principiul încapsulării datelor**, trebuie menționat că acest lucru este controlat.
-	void setAdresa(const char* adresa);
-	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Locuinta& locuinta);
+<note tip>Pentru a înțelege mai bine rolul funcțiilor **friend**, imaginați-vă următoarea analogie: fiecare dintre voi are un set de gânduri și sentimente care sunt **private**, **inaccesibile** celorlalți. Totuși, ca ființe sociale, avem prieteni cărora alegem să le împărtășim aceste gânduri. Deși prietenii noștri **au acces** la informații personale, acest lucru **nu** înseamnă că oricine poate avea acces la ele. Voi sunteți cei care **dețineți controlul total** asupra a ceea ce **dezvăluiți** și **cui**.</note>
-};
-</code>
-Iar implementările pentru funcțiile membre și cea friend le putem observa în codul de mai jos.
+Pentru a declara o funcție de tip **friend**, folosim cuvântul cheie **friend**. Aceste funcții sunt declarate în interiorul clasei și au cuvântul cheie **friend** plasat **înaintea tipului de return** al funcției.
+Să urmărim exemplul de cod de mai jos unde am declarat și am implementat o **funcție friend** care afișază datele despre o persoană.
 <code cpp>
-#include "Locuinta.h"
+#include <iostream>
+#include <cstring>
-Locuinta::Locuinta()
+class Persoana
 {
-	pret = 0.0f;
+	int varsta;
-	adresa = nullptr;
+	char* nume;
-}
+public:
+	Persoana(const int& varsta, const char* nume);
+	~Persoana();
+	friend void afisarePersoana(const Persoana& persoana); // functie friend pentru afisarea datelor unei persoane
+};
-Locuinta::Locuinta(const float& pret, const char* adresa)
+Persoana::Persoana(const int& varsta, const char* nume)
 {
-	this->pret = pret;
+	this->varsta = varsta;
-	if (adresa != nullptr)
+	if (nume != nullptr)
 	{
-		this->adresa = new char[strlen(adresa) + 1];
+		this->nume = new char[strlen(nume) + 1];
-		strcpy(this->adresa, adresa);
+		strcpy(this->nume, nume);
 	}
 	else
 	{
-		this->adresa = nullptr;
+		this->nume = nullptr;
 	}
 }
-Locuinta::Locuinta(const Locuinta& locuinta)
+Persoana::~Persoana()
 {
-	pret = locuinta.pret;
+	if (nume != nullptr)
-	if (locuinta.adresa != nullptr)
 	{
-		adresa = new char[strlen(locuinta.adresa) + 1];
+		delete[] nume;
-		strcpy(adresa, locuinta.adresa);
-	}
-	else
-	{
-		adresa = nullptr;
 	}
 }
-Locuinta& Locuinta::operator=(const Locuinta& locuinta)
+void afisarePersoana(const Persoana& persoana)
 {
-	if (this == &locuinta)
+	std::cout << "Numele persoanei este: " << persoana.nume << '\n';
-	{
+	std::cout << "Varsta persoanei este: " << persoana.varsta << "\n\n";
-		return *this;
+}
-	}
-	if (adresa != nullptr)
+int main()
-	{
+{
-		delete[] adresa;
+	Persoana persoana(22, "Andrei");
-	}
-	pret = locuinta.pret;
+	afisarePersoana(persoana); // apelarea functiei friend este identica cu a unei functii clasice din C/C++
-	if (locuinta.adresa != nullptr)
+	return 0;
-	{
-		adresa = new char[strlen(locuinta.adresa) + 1];
-		strcpy(adresa, locuinta.adresa);
-	}
-	else
-	{
-		adresa = nullptr;
-	}
-	return *this;
 }
+</code>
-Locuinta::~Locuinta()
+În mod evident puteam declara și implementa o metodă simplă de afișare în loc să optăm pentru o funcție **friend**. Trebuie însă menționat faptul că este doar un exemplu didactic pentru a putea înțelege cum putem folosi funcțiile **friend** în limbajul C++.
+<note warning>Deși sunt declarate în interiorul clasei **funcțiile friend** se numesc **funcții** și **nu metode** datorită faptului că **nu** primesc **pointerul this** în lista de parametri. Cuvântul cheie **friend** se utilizează **doar** la declararea funcției pentru a anunța compilatorul că este vorba despre o **funcție** și **nu** despre o **metodă**, iar implementarea acesteia este **identică** cu a unei **funcții clasice din C/C++**.</note>
+Vom folosi foarte mult acest tip de funcții după cum vom vedea în cele ce urmează la supraîncărcarea operatorilor limbajului C++.
+==== Supraîncărcarea operatorilor ====
+În această secțiune vom învăța cum vom putea specializa diverși operatori pentru o clasă astfel încât obiectele acesteia să se comporte similar cu variabilele care sunt declarate folosind **tipuri de date primitive (int, float, char, long, double, etc.)**. Clasa cu care vom lucra este **NrComplex** în care ne dorim să punem în evidență diferite variante de operatori supraîncărcați.
+Structura clasei **NrComplex** poate fi observată în codul de mai jos.
+<code cpp>
+#include <iostream>
+class NrComplex
 {
-	if (adresa != nullptr)
+	double real;
-	{
+	double imaginar;
-		delete[] adresa;
-	}
+public:
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0); // constructor cu parametri cu valori implicite
+	double getReal() const;
+	double getImaginar() const;
+	void setReal(const double& real);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
+};
+</code>
+Iar implementările funcțiilor membre sunt vizibile în codul de mai jos.
+<code cpp>
+#include "Complex.h"
+NrComplex::NrComplex(const double& real, const double& imaginar)
+{
+	this->real = real;
+	this->imaginar = imaginar;
 }
-float Locuinta::getPret() const
+double NrComplex::getReal() const
 {
-	return pret;
+	return real;
 }
-char* Locuinta::getAdresa() const
+double NrComplex::getImaginar() const
 {
-	return adresa;
+	return imaginar;
 }
-void Locuinta::setPret(const float& pret)
+void NrComplex::setReal(const double& real)
 {
-	if (pret <= 0.0f)
+	this->real = real;
-	{
+}
-		return;
-	}
-	this->pret = pret;
+void NrComplex::setImaginar(const double& imaginar)
+{
+	this->imaginar = imaginar;
 }
+</code>
+<note>După cum am putut observa în fișierul **header** pentru clasa **NrComplex** am declarat un constructor cu parametri cu **valori implicite**. Acest **constructor special** ține locul de fapt a trei constructori. Dacă **nu** vom specifica niciun parametru câmpurile vor primi valoarea 0.0 care este cea **default**. Dacă specificăm un parametru atunci **doar** partea imaginară va primi valoarea 0.0 care este cea **implicită**.</note>
+<note warning>Atunci când definim **funcții** sau **metode** care conțin parametri cu **valori implicite**, este esențial ca acești parametri să fie plasați **după** parametrii fără valori implicite în lista de argumente. Dacă această regulă **nu** este respectată, compilatorul va genera o **eroare de ambiguitate**, deoarece **nu** va putea să determine **corect** care dintre parametri trebuie să primească valoarea implicită și care valoare este furnizată explicit la apelul funcției. Această regulă asigură **claritatea** și **predictibilitatea** modului în care sunt procesate argumentele funcției.</note>
+=== Operatori supraîncărcați ca funcții membre în clasă ===
+În general alegem această variantă de supraîncărcare atunci când vrem să avem acces **direct** la membrii unei clase. Astfel, se pot manipula **direct** datele interne ale obiectului fără a fi necesare **metode acccesor** de tipul **getter/setter** sau mecanisme suplimentare pentru accesarea datelor private.
+<note important>Operatorii **unari** sunt supraîncărcați **doar** ca **funcții membre**, deoarece aceștia operează întotdeauna asupra unui singur obiect, respectiv **obiectul curent**. În acest caz, obiectul curent este accesat **implicit** prin intermediul **pointerului this**, iar modificările sunt aplicate **direct** asupra sa. Această abordare oferă un control eficient asupra stării interne a obiectului, fără a necesita acces din exterior la membrii clasei.</note>
+== Supraîncărcarea operatorului ++ ==
+După cum bine știm există două variante pentru acest operator și anume **forma prefixată**, care presupune modificarea valorii **înainte** de a trece la următoarea operație, și respectiv **forma postfixată**, unde valoarea este **mai întâi folosită** și **ulterior modificată**.
+Prin urmare trebuie să avem **două** metode care reprezintă cele **două** forme ale acestui **operator unar**. Putem face acest lucru folosindu-ne de **polimorfism** după cum urmează în exemplul de cod de mai jos.
+<code cpp>
+#include <iostream>
-void Locuinta::setAdresa(const char* adresa)
+class NrComplex
 {
-	if (adresa == nullptr)
+	double real;
-	{
+	double imaginar;
-		return;
-	}
-	if (this->adresa != nullptr)
+public:
-	{
-		delete[] this->adresa;
-	}
-	this->adresa = new char[strlen(adresa) + 1];
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
-	strcpy(this->adresa, adresa);
+	double getReal() const;
+	double getImaginar() const;
+	void setReal(const double& real);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
+	// supraincarcarea operatorilor ca functii membre
+	NrComplex& operator++(); // forma prefixata
+	NrComplex operator++(int); // forma postfixata
+};
+</code>
+Iar implementările corespunzătoare pentru cele două forme ale operatorului de incrementare le putem vedea mai jos.
+<code cpp>
+NrComplex& NrComplex::operator++()
+{
+	this->real++;
+	this->imaginar++;
+	return *this;
 }
-std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Locuinta& locuinta)
+NrComplex NrComplex::operator++(int)
 {
-	out << "Pretul locuintei este: " << locuinta.pret << " ron\n";
+	NrComplex copie = *this;
-	if (locuinta.adresa != nullptr)
+	this->real++;
-	{
+	this->imaginar++;
-		out << "Adresa locuintei este: " << locuinta.adresa << "\n\n";
-	}
-	else
-	{
-		out << "Adresa locuintei este: inexistenta\n\n";
-	}
-	return out;
+	return copie;
 }
 </code>
-<note>Pe prima linie a **fișierului header** în care este definită clasa **Locuinta**, putem observa utilizarea directivei **''#pragma once''**. Aceasta este o instrucțiune specifică compilatorului care indică faptul că fișierul respectiv trebuie inclus și compilat o **singură dată**, chiar dacă este referit în mod repetat în alte fișiere prin intermediul directivelor **''#include''**. Astfel, se previn **multiplele incluziuni** ale aceluiași fișier header, care ar putea duce la erori de compilare, cum ar fi redefinirea claselor sau funcțiilor. Directiva **''#pragma once''** este o alternativă modernă și mai simplă la gardienii clasici ai fișierelor header, adică acele secvențe de cod cu **''#ifndef''**, **''#define''** și **''#endif''** care au același scop.</note>
+<note important>Se poate observa că la **forma postfixată** avem un parametru de care **nu** ne folosim. Acel parametru este **doar** pentru a asigura **polimorfismul**, compilatorul făcând distincția între cele două variante de operator de incrementare.</note>
-Dacă voiam să folosim varianta tradițională de scriere a unui fișier header am fi procedat în maniera următoare.
+Pentru **operatorul de decrementare** se aplică aceleași **exact** aceeași pași, încercați să îl implementați voi pentru a putea înțelege mai bine cum funcționează conceptul de **overloading**.
+== Supraîncărcarea operatorului ! ==
+Acest operator are rolul de a **nega** o **expresie logică**. Deși un număr complex **nu** poate fi negat în sensul unei **negații logice**, putem interpreta negația ca **operație de conjugare**. Prin urmare, utilizarea **operatorului de negare logică (!)** ar putea fi relevantă pentru clasa **NrComplex**, în sensul că am putea implementa acest operator pentru a **returna** conjugatul unui numărul complex.
+În continuare vom declara în clasa **NrComplex** acest operator pentru a realiza ceea ce ne dorim, și anume conjugarea unui număr complex.
 <code cpp>
-#ifndef LOCUINTA_H
-#define LOCUINTA_H
-#include <cstring>
 #include <iostream>
-class Locuinta
+class NrComplex
 {
-    float pret;
+	double real;
-    char* adresa;
+	double imaginar;
 public:
-    Locuinta();
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
-    Locuinta(const float& pret, const char* adresa);
-    Locuinta(const Locuinta& locuinta);
-    Locuinta& operator=(const Locuinta& locuinta);
-    ~Locuinta();
-    float getPret() const;
+	double getReal() const;
-    char* getAdresa() const;
+	double getImaginar() const;
-    void setPret(const float& pret);
+	void setReal(const double& real);
-    void setAdresa(const char* adresa);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
-    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Locuinta& locuinta);
+	// supraincarcarea operatorilor ca functii membre
-};
-#endif // LOCUINTA_H
+	NrComplex operator!() const; // operatorul de negare logica (in cazul acestei clase va conjuga un numar complex)
+	NrComplex& operator++();
+	NrComplex operator++(int);
+};
 </code>
-=== Relația de "is-a" între două clase ===
+Iar implementarea acestui operator se poate observa mai jos.
-Acest tip de relație ne permite să implementăm **moștenirea** între clase. În acest context, când discutăm despre moștenire, întâlnim următorii termeni esențiali: **clasă părinte (denumită și clasă de bază sau superclasă)** și **clasă derivată (denumită și clasă copil sau subclasă)**. **Clasa părinte** reprezintă clasa de la care dorim să **preluăm** atribute și metode, având posibilitatea să **reutilizăm** codul existent, în timp ce **clasa derivată** **extinde** această funcționalitate, **adăugând** noi comportamente și caracteristici.
+<code cpp>
+NrComplex NrComplex::operator!() const
+{
+	NrComplex conjugat = *this;
-<note tip>Atunci când dorim să implementăm **moștenirea** între două clase, este important să respectăm un set clar de reguli. În primul rând, trebuie să stabilim care dintre clase va fi **clasa părinte** și care va fi **clasa copil**. Prin procesul de **moștenire**, afirmăm că un **obiect** al **clasei derivate** este, implicit, și un obiect al **clasei părinte**, datorită relației de tip **"is-a"** dintre cele două clase. Această relație trebuie să aibă o **coerență logică**, adică orice instanță a **clasei derivate** este automat și o instanță a **superclasei**. De exemplu, omul este un mamifer, iar afirmația că toți oamenii sunt mamifere este corectă. Însă reciproca nu este valabilă, deoarece nu toate mamiferele sunt oameni. Prin urmare, relația de tip **"is-a"** se aplică doar de la **clasa copil** către **clasa părinte**, și nu invers.
+	conjugat.imaginar = -conjugat.imaginar;
-</note>
-În continuare vom căuta o clasă care poate să extindă și să respecte relația de **"is-a"** cu clasa **Locuinta**. Vom propune clasa **Apartament** care respectă regulile descrise mai sus, deoarece orice apartament este o locuință. Clasa **Apartament** are ca și atribute **numarCamere (de tip întreg)** și **numeProprietar (șir de caractere alocat dinamic)**.
+	return conjugat;
+}
+</code>
-În limbajul C++ pentru ca o clasă să moștenească o altă clasă se folosește următoarea sintaxă:
+<note warning>Operatorul de negare logică **nu** trebuie să modifice **this-ul**, acesta a fost și motivul pentru care am returnat o **copie modificată** în loc să modificăm **direct** obiectul curent.</note>
-**''class NumeClasaDerivata : specificator de acces pentru moștenire NumeClasaParinte''** și apoi corpul clasei derivate.
-Să urmărim în cod cum putem face clasa **Apartament** să moștenească clasa **Locuință**.
+== Supraîncărcarea operatorilor == și != ==
+**Operatorul %%==%%** este folosit pentru a testa egalitatea dintre doi operanzi, deci prin urmare trebuie să returneze o valoare de adevăr (**true** sau **false**). Îl supraîncârcăm ca funcție membră, deoarece avem deja un parametru existent, și anume **pointerul this**, la care mai adăugăm un alt parametru care reprezintă **obiectul cu care facem comparația**.
+Același lucru putem spune și despre **operatorul %%!=%%**, numai că el face exact **opusul** a ceea ce face operatorul de testare a egalității între doi operanzi, adică verifică dacă valorile celor doi termeni sunt **diferite**.
+Vom declara după cum urmează aceste două metode în clasa **NrComplex**.
 <code cpp>
-#pragma once
+#include <iostream>
-#include "Locuinta.h"
-class Apartament : public Locuinta // clasa Apartament mosteneste clasa Locuinta
+class NrComplex
 {
-	int numarCamere;
+	double real;
-	char* numeProprietar;
+	double imaginar;
 public:
-	Apartament();
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
-	Apartament(const float& pret, const char* adresa, const int& numarCamere, const char* numeProprietar);
-	Apartament(const Apartament& apartament);
-	Apartament& operator=(const Apartament& apartament);
-	~Apartament();
-	int getNumarCamere() const;
+	double getReal() const;
-	char* getNumeProprietar() const;
+	double getImaginar() const;
-	void setNumarCamere(const int& numarCamere);
+	void setReal(const double& real);
-	void setNumarCamere(const char* numeProprietar);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
-	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Apartament& apartament);
+	// supraincarcarea operatorilor functii membre
+	NrComplex operator!() const;
+	NrComplex& operator++();
+	NrComplex operator++(int);
+	bool operator==(const NrComplex& z) const; // operatorul de testare a egalitatii intre doua numere complexe
+	bool operator!=(const NrComplex& z) const; // operatorul de testare a diferentei intre doua numere complexe
 };
 </code>
-<note warning>Deși clasa **Apartament** moștenește clasa **Locuinta** din cauza faptului că membrii clasei **Locuinta** sunt marcați din default cu **private** nu vom avea acces la ei în **clasa derivată**.</note>
+Iar implementările pentru cei doi operatori le putem observa în codul de mai jos.
-=== Specificatorul de acces protected ===
+<code cpp>
+bool NrComplex::operator==(const NrComplex& z) const
+{
+	return this->real == z.real && this->imaginar == z.imaginar;
+}
-Pentru a putea face câmpurile clasei **Locuinta** să fie vizibile în clasa copil, dar să nu poată fi în continuare accesate din exterior de oricine le vom marca cu **protected** după cum urmează în codul de mai jos.
+bool NrComplex::operator!=(const NrComplex& z) const
+{
+	return this->real != z.real || this->imaginar != z.imaginar;
+}
+</code>
+== Supraîncărcarea operatorului += ==
+Acest operator este o **variantă prescurtată** pentru adunarea a două variabile de același tip. În cazul a două numere complexe vom prezenta în codul de mai jos cum putem declara acest operator în fișierul **header**.
 <code cpp>
-#pragma once
-#include <cstring>
 #include <iostream>
-class Locuinta
+class NrComplex
 {
-protected: // specificatorul de acces protected
+	double real;
+	double imaginar;
-	float pret;
-	char* adresa;
 public:
-	Locuinta();
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
-	Locuinta(const float& pret, const char* adresa);
-	Locuinta(const Locuinta& locuinta);
-	Locuinta& operator=(const Locuinta& locuinta);
-	~Locuinta();
-	float getPret() const;
+	double getReal() const;
-	char* getAdresa() const;
+	double getImaginar() const;
-	void setPret(const float& pret);
+	void setReal(const double& real);
-	void setAdresa(const char* adresa);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
-	friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const Locuinta& locuinta);
+	// supraincarcarea operatorilor ca functii membre
+	NrComplex operator!() const;
+	NrComplex& operator+=(const NrComplex& z); // operatorul compus pentru adunarea a doua numere complexe
+	NrComplex& operator++();
+	NrComplex operator++(int);
+	bool operator==(const NrComplex& z) const;
+	bool operator!=(const NrComplex& z) const;
 };
 </code>
-Astfel acum câmpurile **pret** și **adresa** vor fi vizibile și în clasa derivată, dar vor rămâne **inaccesibile** în funcția **main** sau în orice altă clasă care **nu** moștenește clasa **Locuinta**.
+Iar implementarea acestui operator o vom regăsi în secvența de cod următoare.
-=== Implementarea metodelor și a funcțiilor friend în clasa derivată ===
+<code cpp>
+NrComplex& NrComplex::operator+=(const NrComplex& z)
+{
+	this->real += z.real;
+	this->imaginar += z.imaginar;
-În continuare vom prezenta modul în care trebuiesc implementate toate funcționalitățile clasei **Apartament** astfel încât realția de **"is-a"** să fie satisfăcută și să reutilizăm codul din clasa **Locuinta**.
+	return *this;
+}
+</code>
-== Implementarea constructorilor clasei derivate ==
+<note tip>În mod similar, putem proceda pentru **operatorii -=, /=, *= și %=**. Totuși, este important să ne întrebăm dacă aceste operații au o **semnificație logică** în contextul numerelor complexe. Atunci când supraîncărcăm operatori, **trebuie** să ne asigurăm că operațiile respective **au sens logic** în raport cu clasa pentru care le implementăm.</note>
-Atunci când dorim să construim un obiect de tipul **clasei derivate**, trebuie să ținem cont de faptul că, **mai întâi**, trebuie inițializate și gestionate toate datele și resursele **moștenite** din **clasa părinte**. Constructorul **clasei derivate** va apela constructorul **clasei părinte** pentru a asigura corectitudinea inițializării **componentelor moștenite**. Astfel, acest proces garantează că toate proprietățile părintelui sunt gestionate corespunzător înainte de a se trece la inițializarea specifică **clasei derivate**.
+==== ====
-Să urmărim cu atenție mai jos implemetarea constructorului fără parametri pentru clasa **Apartament**.
+<note important>Nu doar **operatorii unari** sunt supraîncărcați ca funcții membre, mai putem supraîncărca și operatori precum cel de **indexare ("[]")**, operatorul de **apel de funcție ("()")**, operatorul **săgeată ("%%->%%")** și operatorul de **asignare ("=")**. Cei din urmă trebuie implementați **exclusiv** ca funcții membre în clasă. De asemenea, și operatorii de comparație pot fi supraîncărcați ca **metode** ale clasei, dar în contextul numerelor complexe aceștia **nu au sens**, deoarece în matematică **nu** există **relație de ordine** în mulțimea numerelor complexe.</note>
+=== Operatori supraîncărcați ca funcții friend ===
+În general, alegem să supraîncărcăm operatorii ca **funcții friend** atunci când dorim să permitem ca aceștia să primească ca parametri tipuri de date **diferite** de **clasa** pentru care facem supraîncărcarea. Această abordare este utilă mai ales când operatorul trebuie să acceseze **membrii privați** ai clasei, dar implică și **alte** tipuri de date în operații.
+== Supraîncărcarea operatorului + ==
+Aici putem avea mai multe situații spre exemplu: adunarea a două numere complexe, adunarea dintre un număr complex și unul real și adunarea dintre un număr real și unul complex. Prin urmare avem **trei** situații dintre care două necesită un **alt tip de date** primit ca parametru. Prin urmare vom supraîncărca acest operator ca **funcție friend** punând la dispoziție cele **trei** variante despre care am discutat anterior.
+Să urmărim codul de mai jos unde am pus la dispoziție cele trei forme pentru **operatorul de adunare**.
 <code cpp>
-Apartament::Apartament() : Locuinta()
+#include <iostream>
+class NrComplex
 {
-	numarCamere = 0;
+	double real;
-	numeProprietar = nullptr;
+	double imaginar;
-}
-</code>
-<note important>Se poate observa că, înainte de a inițializa câmpurile specifice clasei **Apartament**, am apelat **constructorul fără parametri** al clasei **Locuință** în **lista de inițializare** a constructorului **clasei derivate**. Astfel, am **reutilizat** codul din **clasa părinte** printr-un simplu apel, asigurând inițializarea corectă a membrilor moșteniți. Este important de menționat că această **listă de inițializare** poate fi utilizată **exclusiv** în cazul **constructorilor**, fiind o metodă eficientă de a gestiona inițializarea **clasei părinte**.</note>
+public:
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
+	double getReal() const;
+	double getImaginar() const;
+	void setReal(const double& real);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
+	// supraincarcarea operatorilor ca functii membre
+	NrComplex operator!() const;
+	NrComplex& operator+=(const NrComplex& z);
+	NrComplex& operator++();
+	NrComplex operator++(int);
+	bool operator==(const NrComplex& z) const;
+	bool operator!=(const NrComplex& z) const;
+	// operatori supraincarcati ca functii friend
+	friend NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const NrComplex& z2); // operator pentru adunarea a doua numere complexe
+	friend NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const double& numar); // operator pentru adunarea unui numar complex cu un numar real
+	friend NrComplex operator+(const double& numar, const NrComplex& z1); // operator pentru adunarea unui numar real cu un numar complex
+};
+</code>
-În continuare vom implementa constructorul cu parametri pentru clasa copil urmând același principiu ca la constructorul fără parametri.
+Iar implementările pentru cei trei operatori le putem observa în codul ce urmează.
 <code cpp>
-Apartament::Apartament(const float& pret, const char* adresa, const int& numarCamere, const char* numeProprietar) : Locuinta(pret, adresa)
+NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const NrComplex& z2)
 {
-	this->numarCamere = numarCamere;
+	NrComplex z;
-	if (numeProprietar != nullptr)
+	z.real = z1.real + z2.real;
-	{
+	z.imaginar = z1.imaginar + z2.imaginar;
-		this->numeProprietar = new char[strlen(numeProprietar) + 1];
-		strcpy(this->numeProprietar, numeProprietar);
+	return z;
-	}
-	else
-	{
-		this->numeProprietar = nullptr;
-	}
 }
-</code>
-Se poate observa din implementarea anterioară că am deschis lista de inițializare pentru acest constructor unde am chemat constructorul cu parametri al clasei părinte (clasa **Locuinta**).
+NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const double& numar)
+{
+	NrComplex z;
-<note warning>Constructorul cu parametri al **clasei derivate** include în lista sa de argumente și parametrii necesari pentru a apela **constructorul corespunzător din clasa părinte**. Acești parametri sunt transmiși în lista de inițializare a constructorului **clasei copil** atunci când este apelat constructorul din **superclasă**, facilitând astfel **inițializarea corectă** a **membrilor moșteniți** din **clasa părinte**. Acest mecanism permite transmiterea valorilor necesare direct către **clasa părinte**, asigurând o **organizare clară** și o **reutilizare eficientă** a codului.</note>
+	z.real = z1.real + numar;
+	z.imaginar = z1.imaginar;
-În manieră simlară se implementează și constructorul de copiere al clasei derivate.
+	return z;
+}
-<code cpp>
+NrComplex operator+(const double& numar, const NrComplex& z1)
-Apartament::Apartament(const Apartament& apartament) : Locuinta(apartament)
 {
-	numarCamere = apartament.numarCamere;
+	NrComplex z;
-	if (apartament.numeProprietar != nullptr)
+	z.real = numar + z1.real;
-	{
+	z.imaginar = z1.imaginar;
-		numeProprietar = new char[strlen(apartament.numeProprietar) + 1];
-		strcpy(numeProprietar, apartament.numeProprietar);
+	return z;
-	}
-	else
-	{
-		numeProprietar = nullptr;
-	}
 }
 </code>
-Astfel, am evidențiat **reutilizarea codului** prin faptul că, în momentul în care construim un obiect de tipul **clasei derivate**, nu este necesar să redefinim sau să duplicăm funcționalitățile și datele din **clasa părinte**. Prin simplul apel al constructorului **clasei părinte** în lista de inițializare a constructorului **clasei derivate**, putem păstra claritatea și concizia codului sursă. Aceasta reprezintă un avantaj major al **moștenirii** în **POO**, permițând extinderea funcționalității fără a compromite principiile de reutilizare și organizare.
+<note tip>În manieră similară se poate proceda și pentru ceilalți **operatori aritmetici (-, *, /, %)**. Din nou, **trebuie** să ne punem întrebarea **dacă** operațiile respective au **sens logic** pentru clasa unde supraîncărcăm operatorii.</note>
-== Implementarea destructorului în clasa derivată ==
+== Supraîncărcarea operatorilor de flux >> și << ==
-Destructorul clasei derivate se implementează la fel ca un destructor obișnuit, adică vom elibera memoria alocată dinamic pentru membrii care sunt de tip pointer.
+**Operatorul %%>>%%** este folosit în C++ pentru citirea datelor fie de la tastatură fie dintr-un fișier, în timp ce **operatorul %%<<%%** este folosit pentru afișarea datelor fie în consolă fie într-un fișier. În general cei doi operatori sunt supraîncărcați ca **funcții friend**, dar mai pot fi întâlniți și ca **funcții globale obișnuite (adică nu sunt marcate ca funcții friend)** unde operațiile de citire și afișare se realizează cu ajutorul **metodelor accesor** de tip **get** și **set**.
+Să urmărim cu atenție modul în care declarăm acesți operatori ca **funcții friend** în clasa **NrComplex**.
 <code cpp>
-Apartament::~Apartament()
+#include <iostream>
+using namespace std;
+class NrComplex
 {
-	if (numeProprietar != nullptr)
+	double real;
-	{
+	double imaginar;
-		delete[] numeProprietar;
-	}
-}
-</code>
-<note warning>În destructorul clasei derivate **nu** apelăm destructorul clasei părinte. Acest lucru va fi realizat **automat** de către **compilator** în mod corect fără a fi nevoie de intervenția noastră.</note>
+public:
-== Implementarea operatorului de asignare în clasa derivată ==
+	NrComplex(const double& real = 0.0, const double& imaginar = 0.0);
+	double getReal() const;
+	double getImaginar() const;
+	void setReal(const double& real);
+	void setImaginar(const double& imaginar);
+	// supraincarcarea operatorilor ca functii membre
+	NrComplex operator!() const;
+	NrComplex& operator+=(const NrComplex& z);
+	NrComplex& operator++();
+	NrComplex operator++(int);
+	bool operator==(const NrComplex& z) const;
+	bool operator!=(const NrComplex& z) const;
+	// operatori supraincarcati ca functii friend
+	friend NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const NrComplex& z2);
+	friend NrComplex operator+(const NrComplex& z1, const double& numar);
+	friend NrComplex operator+(const double& numar, const NrComplex& z1);
+	friend istream& operator>>(istream& in, NrComplex& z); // operator pentru citirea unui numar complex
+	friend ostream& operator<<(ostream& out, const NrComplex& z); // operator pentru afisarea unui numar complex
+};
+</code>
+<note>Se poate observa că cele două **funcții friend** primesc câte un parametru special de tip **stream**. Tipurile de date **istream** și **ostream** anunță compilatorul că vrem să lucrăm cu fluxuri de date. **Istream** vine de la **input stream (flux de intrare)** în timp ce **ostream** vine de la **output stream (flux de ieșire)**.
+</note>
-La fel ca în cazul constructorilor va trebui să găsim o modalitate prin care **mai întâi** ne ocupăm de atributele **clasei părinte** și pe urmă prelucram datele **clasei copil**. Operatorul de asignare **nefiind** un constructor **nu** are listă de inițializare și va trebui să îl apelăm explicit pe cel din **clasa părinte** pentru a respecta ordinea pașilor exact la fel ca în cazul constructorilor.
+Să urmărim implementarea celor doi operatori de flux în exemplul de cod de mai jos.
 <code cpp>
-Apartament& Apartament::operator=(const Apartament& apartament)
+istream& operator>>(istream& in, NrComplex& z)
 {
-	if (this == &apartament)
+	std::cout << "Introduceti partea reala a numarului complex: ";
-	{
+	in >> z.real;
-		return *this;
-	}
-	this->Locuinta::operator=(apartament); // se apeleaza operatorul de asignare din clasa parinte
+	std::cout << "Introduceti partea imaginara a numarului complex: ";
-	/*(Locuinta&)(*this) = apartament; // este echivalent cu linia de mai sus doar ca este o alta forma de apel*/
+	in >> z.imaginar;
-	numarCamere = apartament.numarCamere;
+	return in;
+}
-	if (apartament.numeProprietar != nullptr)
+ostream& operator<<(ostream& out, const NrComplex& z)
-	{
+{
-		numeProprietar = new char[strlen(apartament.numeProprietar) + 1];
+	out << "Partea reala a numarului complex este: " << z.real << '\n';
-		strcpy(numeProprietar, apartament.numeProprietar);
+	out << "Partea imaginara a numarului complex este: " << z.imaginar << "\n\n";
-	}
-	else
-	{
-		numeProprietar = nullptr;
-	}
-	return *this;
+	return out;
 }
 </code>
-== Implementarea operatorului << în clasa derivată ==
+==== ====
+Codul complet cu implementările operatorilor prezentați pentru clasa **NrComplex** poate fi descărcat de {{:poo-is-ab:laboratoare:complex_overloading.zip|aici}}.
+<note warning>În limbajul C++ **nu** este permisă supraîncărcarea următorilor operatori:
+  * de rezoluție **"::"**
+  * de acces la membrii unei clase/structuri **"."**
+  * condițional/ternar **"?:"**
+  * **sizeof** (returnează dimensiunea în bytes a unui tip de date)
+  * **typeid** (folosit pentru a obține informații despre tipul dinamic al unui obiect la run time)
+  * **alignof** (similar cu operatorul **sizeof**)
+</note>
+==== Concluzii ====
+În cadrul acestui laborator, am descoperit **importanța supraîncărcării operatorilor** într-o clasă și modul în care acest proces ne permite să efectuăm diverse operații într-un mod **intuitiv**, la fel cum procedăm și cu **tipurile de date standard** (**int**, **float**, **char**,...). Prin **supraîncărcarea operatorilor**, am reușit să **îmbunătățim lizibilitatea și ușurința** în utilizarea claselor personalizate, oferind posibilitatea de a efectua **operații** cum ar fi **adunarea**, **scăderea** sau **compararea** obiectelor de tipul definit de noi.
+Am înțeles, de asemenea, când este necesar să **supraîncărcăm** un operator ca **funcție membră** a unei clase și când este mai potrivit să îl supraîncărcăm ca **funcție friend**. Operatorii care au nevoie de **acces direct** la membrii clasei, cum ar fi **operatorii unari** sau **operatorul de asignare**, sunt adesea implementați ca **funcții membre**. În schimb, operatorii care implică obiecte de **diferite tipuri** (de exemplu, un obiect al clasei noastre și un tip fundamental precum **int** sau **double**) pot fi implementați mai eficient ca **funcții friend**, pentru a permite accesul din exterior la membri privați **fără** a compromite **încapsularea datelor clasei**.

poo-is-ab/laboratoare/05.1728828254.txt.gz · Last modified: 2024/10/13 17:04 by razvan.cristea0106

Show page Old revisions

Media Manager Back to top

Differences

Info Curs

Cursuri

Laboratoare

Teme

Resurse