Báo cáo tốt nghiệp BÁO CÁO LẬP TRÌNH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (525.86 KB, 13 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CHU VĂN AN
BÁO CÁO LẬP TRÌNH
HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
Nhóm 11 – Đề tài 6
2009
Năm học 2009 - 2010
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
LỜI NÓI ĐẦU
Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất
tới thầy Ngô Công Thắng – giảng viên đã trực tiếp giảng dạy,
chỉ bảo chúng em trong quá trình học tập, đặc biệt là trong
khi làm đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn tới tất cả các sinh viên, học viên
đang học tập và thực hiện đồ án cùng chúng mình đã chia sẻ tài
liệu và góp ý giúp chúng mình hoàn thiện đề án này.
Khi thực hiện đề án, chúng mình có tham khảo và sử dụng
bài viết của nhiều thành viên trên các diễn đàn và bài giảng
của nhiều thày, cô giáo. Chúng em xin phép được sử dụng những
bài viết, bài giảng trên như là một phần của bài thuyết trình
mà chúng em viết. Xin chân thành cảm ơn sự đóng góp của cộng
đồng C việt, của các thành viên trên các diễn đàn.
Đồ án của chúng em được chia thành các phần như sau:
I.
Template trong C++.
1. Định nghĩa template.
2. Function template.
3. Class template.
4. Tổng kết về template.
II. Stander Template Library.
1. Định nghĩa STL.
2. Thư viện chuẩn các mảng chứa.
3. Thư viện chuẩn tổng quát.
4. Thư viện chuẩn các dãy ký tự.
5. Thư viện chuẩn Streams và Input/Output.
6. Thư viện chuẩn các số.
7. Thư viện hỗ trợ ngôn ngữ lập trình.
8. Các thành phần chính của STL.
III. Lớp String chuẩn và các hàm thành viên.
Chào các bạn!
Nhóm 11
Chu Đức Công
Lê Văn Hoàn
Nguyễn Văn Vương
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 2
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
I.
2009
Template trong C++.
1. Định nghĩa.
a. Đặt vấn đề.
Khi viết chương trình, chúng ta luôn muốn tạo ra một tập
hợp các đối tượng. Các đối tượng này có thể cùng loại hoặc
khác loại.
VD: Mảng, danh sách, hàng đợi, ngăn xếp,... đều là tập hợp
các đối tượng được xây dựng theo kiểu lớp chứa. Tức là lớp
được dùng để xây dựng tập hợp các đối tượng.
Với các kiến thức thông thường, chúng ta hoàn toàn có thể
xây dựng những lớp chứa như vậy. Nhưng với mỗi kiểu phần tử,
chúng ta lại phải chỉnh sửa chương trình nguồn. Cách làm thế
này là không thuận tiện.
C++ cho phép chúng ta định nghĩa ra một lớp “tổng quát”,
kiểu của phẩn tử trở thành tham số. Khi cần sử dụng, chúng ta
chỉ cần cung cấp kiểu cụ thể của tham số là có thể tạo ra lớp
mới.
b. Định nghĩa:
Template là một tính năng chỉ có trong C++, nó được giới
thiệu bởi tổ chức đo lường chuẩn của Mỹ (ANSI). Template rất
mạnh nhưng cũng rất phức tạp. Template được cha đẻ của C++
(Bjarne Stroustrup) sáng tạo với mong muốn tạo ra sự chung
nhất giữa các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng chứ không
phải dành riêng cho C++.
Template không phải là các hàm, lớp thông thường, chúng
được complie dựa theo yêu cầu, có nghĩa là code của template
function không được biên dịch (complie) cho đến khi có một thể
hiện (instantiation) của nó được đòi hỏi (sử dụng). Ngay lúc
đó complier tạo ra một hàm cụ thể cho kiểu dữ liệu cụ thể việc
chuyên môn hoá mẫu cho phép ta tạo ra những bản thực thi đặc
biệt khi làm việc với một loại dữ liệu xác định nào đó.nó cho
phép ta lựa chọn dữ liệu có tính chọn lọc.
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 3
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
2009
Nếu một chương trình biên dịch C++ vẫn chưa tương thích với
chuẩn template của ANSI-C++ thì sẽ không thể sử dụng được
template.
VD về template:
template <class myType>
myType GetMax (myType a, myType b)
{
return (a>b?a:b);
}
2. Function tempalte.
Function template là
các mẫu hàm cho phép tạo các hàm có
thể chấp nhận bất kì kiểu dữ liệu nào làm tham số và trả về
giá trị với kiểu dữ liệu của tham số mà không phải thực hiện
xây dựng nhiều hàm bằng cách định nghĩa chồng hàm với tất cả
các kiểu dữ liệu có thể xuất hiện.
Khai báo Function template có thể sử dụng một trong hai
cách sau:
template <class identifier> function_declaration;
template <typename identifier> function_declaration;
Sự khác biệt duy nhất giữa hai kiểu khai báo mẫu này là
việc sử dụng từ khoá class hay typename, sự khác nhau giữa
chúng là không rõ ràng vì cả hai đều có cùng một ý nghĩa và
đều trả về một kết quả như nhau.
Hàm mẫu được gọi thông qua lời gọi hàm, nội dung của hàm
mẫu cũng giống như các hàm bình thường, chỉ khác một điều là
kiểu dữ liệu được hàm mẫu trả về là kiểu dữ liệu của đối số
nạp vào hàm mẫu. Chúng ta có cấu trúc gọi sau:
function_name <type> (parameters);
Tức là chúng ta gọi tên hàm, định kiểu dữ liệu của tham số
và gọi tham số truyền vào hàm giống như các hàm bình thường,
sẵn có của C++.
VD:
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 4
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
2009
// function template
#include <iostream>
using namespace std;
template <class T>
T GetMax (T a, T b) {
T result;
result = (a>b)? a : b;
return (result);
}
int main () {
int i=5, j=6, k;
long l=10, m=5, n;
k=GetMax<int>(i,j);
n=GetMax<long>(l,m);
cout << k << endl;
cout << n << endl;
return 0;
}
Với hàm mẫu trên, chúng ta phân tích như sau: Dòng đầu tiên
chúng ta khai báo một template với kiểu dữ liệu tổng quát là
myType. Dòng lệnh thứ 2, myType là kiểu dữ liệu mà tham số a,b
được nạp vào, đồng thời myType cũng là kiểu dữ liệu trả về của
hàm GetMax.
Có thể hiểu tóm tắt như sau: Lúc đầu hàm mẫu nhận kiểu dữ
liệu tổng quát là myType, khi có tham số nạp vào thì kiểu dữ
liệu của hàm mẫu từ kiểu myType thành kiểu của tham số. Kiể dữ
liệu trả về cũng là kiểu dữ liệu mà tham số mang vào hàm mẫu.
Trong một Function template, có thể chấp nhận nhiều tham số
với nhiều kiểu dữ liệu khác nhau. Điều này cũng có nghĩa là
chúng ta cần cân nhắc cẩn thận kiểu dữ liệu trả về của hàm
mẫu.
3. Class template.
Class templates là các mẫu lớp giúp chúng ta có thể tạo ra
các lớp mà không cần định nghĩa cho kiểu dữ liệu của lớp tại
thời điểm khai báo lớp. Chúng ta cũng có thể sử dụng class
templates để xây dựng các lớp giống nhau về bản chất xử lý
nhưng khác nhau về kiểu dữ liệu. Chúng ta có thể khai báo mẫu
lớp như sau:
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 5
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
2009
template <class myType>
class C
{
//Khai báo các thành phần của lớp C...
}
Khi cần sử dụng mẫu lớp này ta chỉ việc gọi tên mẫu lớp với
kiểu dữ liệu cần dùng.
VD: C <int> i(a,b);
Dưới đây là một số mẫu lớp thường được dùng:
template
template
template
template
template
<class T>; //Kiểu phổ biến với một tham số kiểu.
<class T, class U>;
//Hai tham số kiểu.
<class T, int N>
//Một tham số kiểu, một tham số giá trị.
<class T = char>
//Với một giá trị ngầm định.
<int TFunc (int)>
//Hàm là một tham số cho template.
4. Tổng kết về temmplate.
Template trong C++ giúp chúng ta xây dựng lên những hàm,
lớp tổng quát. Điều đó có nghĩa là trình biên dịch sẽ tự sinh
ra các hàm, lớp khác nhau dựa trên khuôn mẫu sẵn có mà không
phải viết nhiều lớp, hàm hoặc viết lại.
II.
Stander Template Library.
1. Định nghĩa STL.
Trong C++, Thư viện chuẩn hay Thư viện tiêu chuẩn là một
tập hợp của các lớp và các hàm được viết trong phần ngôn ngữ
cốt lõi. Thư viện chuẩn này cung cấp nhiều thùng chứa tổng
quát, các hàm để làm tiện ích và điều chỉnh cho các thùng
chứa, các đối tượng hàm, các dãy kí tự tổng quát và các dòng
dữ liệu (bao gồm I/O tương tác và tập tin), hỗ trợ một số tính
năng ngôn ngữ, và nhiều hàm thông dụng cho các thao tác như là
tìm căn bậc hai. Chuẩn C++ cũng bao gồm cả Thư viện chuẩn C.
Nhiều chức năng của thư viện chuẩn C++ là các khai báo trong
không gian tên std.
Tác giả đầu tiên của STL là Alexander Stepanov, mục đích
của ông là xây dựng một cách thể hiện tư tưởng lập trình tổng
quát. Các khái niệm trong STL được phát triển độc lập với C++.
Do đó, ban đầu, STL không phải là một thư viện C++, mà nó đã
được chuyển đổi thành thư viện C++. Nhiều tư tưởng dẫn đến sự
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 6
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
phát triển của STL đã được cài đặt phần nào trong Scheme, Ada,
và C.
Thư viện chuẩn trong C++ gồm 32 thư viện. Trong đó, ngoại
trừ thư viện String ra thì tất cả các thư viện còn lại là thư
viện mẫu chuẩn. Sau đây là các thư viện chuẩn và miêu tả chung
của chúng:
2. Thư viện chuẩn các mảng chứa.
bitset: Định nghĩa lớp tiêu bản bitset và các hàm hỗ trợ
cho việc hiển thị và điều chỉnh các dãy bit có độ dài cố định.
deque: Định nghĩa lớp tiêu bản deque (hàng) và nhiều tiêu
bản hỗ trợ.
list: Định nghĩa lớp tiêu bản list (danh sách) và nhiều
tiêu bản hỗ trợ.
map: Định nghĩa lớp tiêu bản map và <multimap> và nhiều
tiêu bản hỗ trợ.
queue:
Định
nghĩa
các
lớp
tiêu
bản
priority_queue
và
queue cùng với nhiều tiêu bản hỗ trợ.
set: Định nghĩa lớp tiêu bản set và nhiều tiêu bản hỗ
trợ.
stack: Định nghĩa lớp tiêu bản stack (chồng) và các tiêu
bản hỗ trợ.
vector: Định nghĩa lớp tiêu bản vector và nhiều tiêu bản
hỗ trợ.
3. Thư viện chuẩn tổng quát.
algorithm: Định nghĩa nhiều hàm thực thi các thuật toán
về thùng chứa trong Thư viện tiêu bản chuẩn STL.
functional: Định nghĩa các hàm nhằm giúp cho việc xây
dựng các đối tượng hàm trong Thư viện tiêu bản chuẩn (còn có
tên là hàm tử).
iterator: Định nghĩa các biến lặp cơ bản, định nghĩa sẳn
các biến lặp, biến lặp dòng, cũng như là các tiêu bản hỗ trợ.
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 7
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
locale: Định nghĩa các lớp tiêu bản và các hàm mà chưong
trình C++ có thể dùng để tạo đặc tính đóng và điều chỉnh các
yếu tố định dạng và biểu thị của các số, tiền tệ, dữ liệu về
ngày tháng bao gồm hỗ trợ ngôn ngữ quốc tế cho sự phân lớp kí
tự và sự sắp xếp dãy kí tự.
memory: Định nghĩa một lớp, một toán tử và nhiều tiêu bản
nhằm giúp cấp phát và trả về (vùng nhớ) của các đối tượng.
stdexcept: Định nghĩa nhiều lớp chuẩn dùng cho việc báo
cáo các ngoại lệ. Các lớp tạo nên một hệ phân nhánh mà tất cả
đều dẫn xuất từ lớp exception và bao gồm hai kiểu ngoại lệ
thông dụng: lỗi lô-gíc và lỗi trong thời gian thi hành.
utility: Định nghĩa các kiểu, hàm, và toán tử trong Thư
viện tiêu bản chuẩn STL nhằm giúp cho việc xây dựng và quản lý
các cặp đối tưọng. Nó hữu dụng, khi hai đối tượng cần được
hành xử như chúng là một.
4. Thư viện chuẩn các dãy ký tự.
string: Định nghĩa thùng chứa lớp tiêu bản basic_string
và nhiều hỗ trợ cho các tiêu bản.
5. Thư viện chuẩn Streams và input/output.
fstream: Định nghĩa các lớp hỗ trợ các phép toán cho dòng
xuất nhập (iostream) trên các chuỗi chứa trong các tập tin bên
ngoài.
ios: Định nghĩa nhiều kiểu và hàm cơ bản cho các xử lý
của các dòng xuất nhập. Tiêu đề này thưòng bao gồm nhiều tiêu
đề
dòng
xuất nhập khác mà ít khi được khai báo qua lệnh
#include trực tiếp.
iostream: Định nghĩa các đối tượng để đọc và viết ra các
dòng tiêu chuẩn (standard stream). Đây thường là tiêu đề duy
nhất cần phải bao gồm để tiến hành xuất và nhập (dữ liệu) từ
C++.
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 8
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
iosfwd: Khai báo trước các tham chiếu cho nhiều tiêu bản
để dùng suốt quá trình xuất nhập dòng. Tấr cả các tiêu bản như
vậy được định nghĩa trong các tập tin tiêu đề chuẩn khác. Chỉ
xử dụng tập tin tiêu đề này khi cần có một trong số các khai
báo của nó, nhưng không phải là định nghĩa của nó.
iomanip: Định nghĩa nhiều phép điều chỉnh mà nó lấy vào
một đối số.
istream: Định nghĩa lớp tiêu bản basic_istream, tiêu bản
này làm trung gian cho các sự chèn vào và lấy ra (dữ liệu).
Tiêu đề cũng định nghĩa một bộ điều chỉnh. Tập tin tiêu đề này
thường được sử dụng bởi các tiêu đề về dòng xuất nhập khác, nó
hiếm khi được bao gồm trực tiếp trong mã nguồn của người lập
trình.
ostream: Định nghĩa lớp tiêu bản basic_ostream, tiêu bản
này làm trung gian cho các sự chèn (dữ liệu) vào cho các dòng
xuất nhập. Tiêu đề cũng định nghĩa một bộ điều chỉnh. Tập tin
tiêu đề này thường được sử dụng bởi các tiêu đề về dòng xuất
nhập khác, nó hiếm khi được bao gồm trực tiếp trong mã nguồn
của người lập trình.
sstream: Định nghĩa nhiều lớp tiêu bản mà nó hổ trợ các
phép toán của dòng xuất nhập trên các chuỗi (dữ liệu) chứa
trong một đối tượng mảng đã dược cấp phát vùng nhớ. Những
chuỗi này rất dể chuyển đổi để tạo thành các đối tượng của lớp
tiêu bản basic_string.
streambuf: Bao gồm tiêu đề chuẩn cho các dòng xuất nhập
của
<streambuf>
dùng
để
định
nghĩa
lớp
tiêu
bản
basic_streambuf. Lớp này là cơ sở cho phép toán của các lớp
của dòng xuất nhập. Tiều đề này thường được bao gồm sẵn trong
các tiêu bản về dòng xuất nhập khác, nó hiếm khi được bao gồm
trực tiếp trong mã nguồn của người lập trình.
6. Thư viện chuẩn các số.
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 9
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
complex: Định nghĩa lớp tiêu bản complex và hỗ trợ nhiều
tiêu bản.
numeric: Định nghĩa các hàm tiêu bản thùng chứa nhằm tiến
hành các thuật toán cung cấp cho việc xử lí số.
valarray: Định nghĩa lớp tiêu bản valarray hỗ trợ các lớp
tiêu bản và các hàm.
7. Thư viện chuẩn hỗ trợ ngôn ngữ lập trình.
exception: Định nghĩa nhiều kiểu và hàm liên hệ tới việc
xử lý các ngoại lệ. Việc xử lí ngoại lệ được dùng trong tình
huống mà máy tính có thể phục hồi từ các lỗi. Nó cung ứng ý
nghĩa cho việc trả về quyền điều khiển cho chương trình.
limits: Định nghĩa các lớp tiêu bản numeric_limits và lo
về việc biểu thị thứ tự của các điểm động và việc làm tròn.
new: Định nghĩa nhiều kiểu và hàm mà nó điều khiển việc
cấp phát cũng như trả về (bộ nhớ) của kho dự trữ dưới sự kiểm
soát của chương trình. Nó cũng định nghĩa các thành phần cho
việc báo cáo về quản lý của kho dự trữ.
typeinfo: Hỗ trợ cho nhận dạng kiểu động.
8. Các thành phần chính của STL gồm:
Container: Các cấu trúc dữ liệu template.
Interator: Giống con trỏ, dùng để truy cập các phần tử
dữ liệu của các container.
Algorithm: Các thuật toán để thao tác dữ liệu, tìm
kiếm, sắp xếp,...
Trong Container của STL lại gồm có 3 loại như sau:
Sequence container – container chuỗi:
Các cấu trúc dữ liệu tuyến tính (vector, danh sách
liên kết).
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 10
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
first-class container.
vector, deque, list.
Associative container – container liên kết:
Các cấu trúc phi tuyến, có thể tìm phần tử nhanh
chóng.
first-class container
các cặp khóa/giá trị
set, multiset, map, multimap
Container
adapter
–
các
bộ
tương
thích
container
stack, queue, priority_queue.
Các hàm thành viên mọi container đều có:
o Default constructor, copy constructor, destructor
o empty
o max_size, size
o = < <= > >= == !=
o swap
Các hàm thành viên của first-class container:
o begin, end
o rbegin, rend
o erase, clear
III. Lớp string chuẩn và các hàm thành viên.
Trong C, việc sử dụng con trỏ để lưu xâu kí tự là rất phức
tạp, dễ gây lỗi khiến nhiều người cho rằng nó làm việc không
bằng xâu kí tự trong Pascal. Trong C++, các hàm thư viện khai
báo trong thư viện string.h cũng cho phép chúng ta sử dụng
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 11
2009
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
cách thức cũ của C nhưng có nhiều bất tiện khi sử dụng theo
cách này:
Chúng ta phải chủ động kiểm soát bộ nhớ cấp phát chi
chuỗi kí tự. Nói chung, chúng ta phải rất am hiểu về kĩ thuật
cấp phát bộ nhớ và sử dụng con trỏ thì mới có thể sử dụng được
cách này mà tránh được các lỗi kĩ thuật.
Chúng ta không thể thực hiện được các phép toán gán giá
trị hoặc các phép toán như phép cộng chuỗi, các phép so sánh
hơn (>), kém (<)...
Nếu dùng kĩ thuật cấp phát động thì phải quản lí việc cấp
phát bộ nhớ khi xâu mở rộng hoặc hủy bộ nhớ khi xâu kết thúc
để tránh việc cạn bộ nhớ khi có nhiều chương trình cùng chạy.
Thư viện chuẩn STL trong C++ cung cấp cho chúng ta một kiểu
string giúp chúng ta tránh hoàn toàn các phiển phức ở trên.
Các khai báo cần có để sử dụng string.
#include <string.h>
using std::string; // using namespace std;
1. Các phương thức, phép toán tiện ích của string.
Kiểu string của thư viện STL hỗ trợ các phương thức và phép
toán tiện ích sau đây:
a. Các phép toán và phương thức cơ bản.
Các toán tử +, += được sử dụng để ghép hai chuỗi cũng như
gán một
Các
kí tự vào chuỗi.
phép
so
sánh
theo
thứ
tự
từ
điển:
==(bằng
nhau),
!=(khác nhau), >(lớn hơn), >=(lớn hơn hay bằng), <(nhỏ hơn),
<=(nhỏ hơn hay bằng);
Phương thức length( ) và phép lấy chỉ số [ ] để duyệt từng
ký tự của chuỗi: nếu s là biến kiểu string thì s[i] là ký tự
thứ i của s với 0 ≤ i
hoặc
bằng
string
khác,
Nhóm 11 – Đề tài số 6
chẳng
hạn:
string
s=”ABCDEF”;
hay
Trang 12
BÁO CÁO LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
2009
s1=s2; mà không cần copy xâu. Những constructor thường sử dụng
nhất:
string();
string(const char *str);
string(const string & str);
Có thể dùng toán tử << với cout để xuất một chuỗi ra màn
hình hoặc dùng toán tử >> với cin để nhập một chuỗi ký tự đến
khi gặp một khoảng trống thì dừng.
Nhóm 11 – Đề tài số 6
Trang 13
