Membri a livello di classe e accesso "friend"

 

 

Membri di tipo enumerato

 

Ricordiamo che un oggetto é di tipo enumerato se può assumere solo un definito e limitato insieme di valori interi, detti enumeratori.

Quando un tipo enumerato é definito all'interno di una classe, il tipo stesso é identificato esternamente dal suo nome preceduto dal nome della classe con il solito operatore :: di risoluzione di visibilità. La stessa regola vale quando si accede separatamente a un singolo enumeratore.

Chiariamo quanto detto con un esempio: definiamo una classe A, contenente la definizione del tipo enumerato festivo, con enumeratori Sabato e Domenica, e un membro giorno, di tipo festivo:

class A { public: enum festivo { Sabato, Domenica} giorno; };

vediamo ora vari modi di utilizzo nel programma:

  1. A::festivo oggi = A::Sabato ;
    crea l'oggetto oggi, istanza del tipo enumerato festivo della classe A e lo inizializza con il valore dell'enumeratore Sabato;

  2. A a;              a.giorno = A::Sabato;     ... oppure ...    a.giorno = oggi;
    crea l'oggetto a, istanza della classe A e assegna il valore dell'enumeratore Sabato (oppure dell'oggetto oggi dell'esempio precedente) al membro giorno dell'oggetto a;

  3. int domani = A::Domenica ;
    crea l'intero domani e lo inizializza con il valore dell'enumeratore Domenica (conversione di tipo implicita); questa istruzione é ammessa anche se non sono state create istanze di A o di festivo.

Da questi esempi si può notare, fra l'altro, che gli enumeratori sono identificati dalla classe e non dal tipo enumerato a cui appartengono: ne consegue che non possono esistere due enumeratori con lo stesso nome definiti nella stessa classe (anche se in due tipi enumerati diversi), mentre possono esistere due enumeratori con lo stesso nome definiti in due classi diverse.

Notiamo inoltre, esaminando la definizione della classe A, che:

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Dati-membro statici

 

In C++ la parola-chiave static ha un ulteriore significato: se un dato-membro di una classe è dichiarato static, la variabile è unica per tutta la classe, indipendentemente dal numero di istanze della classe. In altre parole, il C++ riserva un'area di memoria per ogni oggetto, salvo per i membri static, a ciascuno dei quali corrisponde un'unica locazione.

Pertanto i membri static appartengono alla classe e non ai singoli oggetti. Per individuarli si usa il nome della classe con l'operatore ::
Esempio: se sm è un membro static di una classe A, la "variabile" sm è individuata dal costrutto: A::sm

I membri static non vengono creati tramite istanze della classe a cui appartengono, ma devono essere definiti direttamente, nello stesso ambito in cui è definita la classe. Nei rari casi, però, in cui la classe è definita in un block scope, i membri static non sono ammessi. Pertanto un membro static può essere definito solo in un namespace (se la classe è definita in quel namespace) o nel namespace globale. Di default un membro static è inizializzato con zero (in modo appropriato al tipo), come tutte le variabili statiche e globali.
Esempio (supponiamo che la classe sia definita nel namespace globale):

class A  {
  ..................

(sm è un membro static della classe A, che può essere privato o pubblico ; se è privato, è gestibile solo da un metodo della classe A, pur essendo una variabile statica)
  static int sm ;
  ..................
               };
int A::sm = 10 ;

(a questo punto definisce e inizializza, con operazione nell'ambito globale, la variabile statica: A::sm)

int main ( )      ecc...

I membri static sono molto utili per gestire informazioni comuni a tutti gli oggetti di una classe (per esempio possono fornire i dati di default per l'inizializzazione degli oggetti), ma nel contempo, essendo essi stessi membri della classe, permettono di evitare il ricorso a variabili esterne, salvaguardando così il data hiding e l'indipendenza del codice di implementazione della classe dalle altre parti del programma.

NOTA: la principale differenza di significato dello specificatore static, se applicato a un membro o  a un oggetto di una classe, consiste nel fatto che, nel primo caso, si crea una variabile nell'ambito di una classe (che deve appartenere a sua volta a un namespace o al namespace globale), nel secondo si crea una variabile locale nell'ambito di un blocco; in entrambi i casi il lifetime della variabile persiste fino alla fine del programma. Se invece static è applicato a un oggetto non locale (da evitare, meglio ricorrere al namespace anonimo), il suo significato è completamente diverso (visibilità limitata al file scope).

NOTA2: per i motivi anzidetti, l'attributo static  di un membro di una classe deve essere specificato soltanto nella dichiarazione e non nella definizione, perchè in quest'ultima assumerebbe il significato di limitare la sua visibilità al file scope.

 

 

Funzioni-membro statiche

 

Anche le funzioni-membro di una classe possono essere dichiarate static.

Es.:    
class A  {  .....  
    static int conta( ) ;   (prototipo)    
.....   };  		  int A::conta( )  {  ..... }   (definizione)  
 Nel prog. chiamante:
   int n  = A::conta( );

come si può notare dall'esempio, nella chiamata di una funzione-membro static, bisogna qualificare il suo nome con quello della classe di appartenenza. Notare inoltre che, nella definizione della funzione, lo specificatore static non va messo (per lo stesso motivo per cui non va messo davanti alla definizione di un dato-membro static).

Una funzione-membro static (che, come tutti gli altri membri, può essere privata o pubblica), accede ai membri della classe ma non è collegata a un oggetto in particolare e quindi non ha il puntatore nascosto this. Ne consegue che, se deve operare su oggetti, questi devono essere trasmessi esplicitamente come argomenti.

Normalmente i metodi static vengono usati per trattare dati-membro static o, in generale, quando non si pone la necessità di operare su un singolo oggetto della classe (cioè quando la presenza del puntatore nascosto this sarebbe un sovraccarico inutile). Viceversa, quando un metodo deve operare direttamente su un oggetto (uno e uno solo alla volta), è più conveniente che sia incapsulato nell'oggetto stesso e quindi non venga dichiarato static.

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Funzioni friend

 

Una normale dichiarazione di un metodo specifica tre cose logicamente distinte:

  1. la funzione può accedere ai membri privati della classe;
  2. la funzione è nell' ambito di visibilità della classe;
  3. la funzione è incapsulata negli oggetti (possiede il puntatore this).

Abbiamo visto che, dichiarando un metodo con lo specificatore static, è possibile fornire alla funzione le prime due proprietà, ma non la terza. Se invece dichiariamo una funzione con lo specificatore friend, è possibile fornirle solo la prima proprietà.

Una funzione si dice "friend" di una classe, se è definita in un ambito diverso da quello della classe, ma può accedere ai suoi membri privati. Per ottenere ciò, bisogna inserire il prototipo della funzione nella definizione della classe (non importa se nella sezione privata o pubblica), facendo precedere lo specificatore friend.

Es.:         DEFINIZIONE CLASSE                  DEFINIZIONE FUNZIONE
class A  { void amica(A ogg, .....)
    int mp ; .......... {
    friend  void amica(A, .....) ;    ........  ogg.mp ........
    ........ }; }

la funzione amica, che non è un metodo della classe A (nell'esempio è definita nel namespace globale), è tuttavia dichiarata con lo specificatore friend nella definizione della classe A, e quindi può accedere al suo membri privati  (nell'esempio, a mp). Notare che la funzione, essendo priva del puntatore this (come i metodi static), può operare sugli oggetti della classe solo se gli oggetti interessati le sono trasmessi come argomenti.

Se una stessa funzione è friend di due o più classi, il suo prototipo preceduto da friend va inserito nelle definizioni di tutte le classi interessate. Sorge allora un problema, come si può vedere dall'esempio seguente:

class A  {...friend  int fun(A,B, .....);...};      <---- a questo punto C++ non sa  
ancora che B è una classe
class B  {...friend  int fun(A,B, .....);...};

Ci sono due possibili soluzioni per far sapere al sistema che B è una classe: o si pone in testa al gruppo di istruzioni la dichiarazione anticipata:
             class B;
oppure si inserisce, nel prototipo che potrebbe generare errore, la parola-chiave class
             friend  int fun(A,class B, .....);

Le funzioni friend sono preferibili ai metodi static proprio quando devono accedere a più classi e quindi non è conveniente farli appartenere a una classe piuttosto che a un'altra. In ogni caso, per favorire la programmazione modulare, è consigliabile aggregare in uno stesso ambito (per esempio in un namespace) classi e funzioni friend collegate.

 

 

Classi friend

 

Quando tutte le funzioni-membro di una classe B sono friend di una classe A, è possibile, anziché dichiarare ciascuna funzione individualmente, inserire una sola dichiarazione in A, indicante che l'intera classe B è friend:

class A  {..........friend class B;..........};

L'uso di funzioni e classi friend permette al C++ di aggirare il data hiding ogni volta che classi diverse devono interagire strettamente o condividere gli stessi dati, pur restando distinte.

C'è da dire infine che le relazioni di tipo friend non sono simmetriche (se A è friend di B non è detto che B sia friend di A), né transitive (se A è friend di B e B è friend di C, non è detto che A sia friend di C). In sostanza ogni relazione deve essere esplicitamente dichiarata.

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