Zapoznać się z regułami przedstawionymi w dokumentacji na stacku Zasada zera, zasada pięciu, zasada trzech.

XXX.h

Reguła 3 była stosowana dla C++03 przed wprowadzeniem referencji do r-wartości i obejmowała funkcje: 1, 3, 5. Reguła 5 mówi, że jeśli ktoś potrzebuje przedefiniować jedną z tych metod to najprawdopodobniej musi to zrobić z wszystkimi 5.

Metody te są wywoływane w trakcie życia obiektu w celu oddelegowania odpowiedzialności za zarządzanie zasobami do samego obiektu. Są to operacje konstruowania obiektu jeszcze nie istniejącego na podstawie innego (już zainicjalizowanego), przypisywanie innego obiektu do istniejącego gdy oba już są zainicjalizowane lub niszczenie obiektu.

Przykład:

main.cpp

W przypadku kopiowania stary obiekt zostaje w nienaruszonym stanie (był zawsze przekazywany jako const &). Jeśli dokonujemy przenoszenia stary obiekt jest niszczony, a jego stan jest przenoszony do nowej lokalizacji, czyli liczba zasobów trzymanych w obiektach pozostaje stała…

Przykład:

main.cpp

Zasoby to wszystko co musi być najpierw zainicjalizowane, a następnie zniczone, ale nie przy użyciu konstruktora i destruktora. Np. pamięć jako surowy wskaźnik (inicjalizacja new, zwalnianie delete), uchwyt do pliku (open, close), połączenie z bazą danych, itp…

Jeśli obiekt nie posiada żadnych zasobów tylko składa się z typów prostych i kontenerów biblitecznych to można wykorzystać regułę 0 i polegać na powyższych funkcjach automatycznie wygenerowanych przez kompilator.

Jeśli jednak klasa XXX wygląda tak:

XXX.h

XXX.cpp

Brak destruktora powoduje wyciek pamięci, która nigdy nie jest zwalniana:

XXX.cpp

Brak konstruktora może teraz doprowadzić do tragedii wielokrotnej próby zwolnienia tej samej pamięci:

main.cpp

Więc:

XXX.cpp

I ostatnia poprawka:

XXX.cpp

Usuwanie domyślnie generowanych funkcji w C++11 jest wyjątkowo prostym zadaniem wystarczy zadeklarować metodę a następnie przypisać jest delete.

W tym momencie nie będzie możliwe przenoszenie obiektów klasy Y. W przypadku zwracania obiektów Y z funkcji kompilator zrezygnuje z optymalizacji przeniesienia i zastosuje kopiujące odpowiedniki metod.

Istnieje jeszcze specjalny typ konstruktora przyjmujący listę inicjalizacyjną, przydatny przy inicjalizacji własnych kontenerów.

Counter.h

Teraz można zainicjalizować obiekt Counter jako:

Słowo kluczowe const ma różne znaczenie w zależności od kontekstu w jakim jest stosowane.

W odniesieniu do metod klasy oznacza, że dana metoda nie może modyfikować elementów składowych klasy jak również nie może wywoływać innych metod niż te zdeklarowane jako const. Jeśli można, warto zadeklarować metodę jako const. Umożliwi to poprawne korzystanie z obiektów tej klasy zadeklarowanych jako stałe.

W odniesieniu do zmiennych i obiektów i innych zmiennych, oznaczają że nie można modyfikować zmiennej/obiektu. Innymi słowy nie można wywoływać na rzecz danego obiektu innych metod niż zadeklarowane jako const

Funkcja i klasy zaprzyjaźnione mają nieograniczony dostęp do wszystkich pól i metod klasy której są przyjaciółmi.

Funkcja zaprzyjaźniona definiowana jest poza zasięgiem klasy, ale informacja o tym że jest ona przyjacielem musi znaleźć się w klasie:

//Plkik Matrix.h
class Matrix{
  double** data;
  ...
  friend void wyzeruj(Matrix& m);
  ...
};
 
// Plik main.cpp
 
// Funkcja może modyfikować prywatne dane klasy
// Matrix, ponieważ została określona jako friend
void wyzeruj(Matrix& matrix){
  for(int r  = 0; r < matrix.rows; r++)
    for(int c  = 0; c < matrix.cols; c++)
      matrix.data[r][c] = 0;
}

Analogicznie do funkcji klasy zaprzyjaźnione maja nieograniczony dostęp d wszystkich pól i metod klasy które są przyjaciłmi. Jeśli klasa Node ma być przyjacielem klasy Lista, to w tej drugiej należy umieścić następującą deklarację:

class Lista{
  ...
  friend class Node;
  ...
};

Słowo kluczowe static może być stosowane zarówno w stosunku do pól klasy jak i jej metod, ale w obu przypadkach ma nieco inne znaczenie.

Pola statyczne są swego rodzaju zmiennymi globalnymi, należącymi jednak do zasięgu klasy. Zmienna statyczna jest współdzielona przez wszystkie obiekty klasy. Do zmiennych statycznych można odwoływać się nie mając utworzonego obiektu.

Słowo kluczowe static dodaje się tylko i wyłącznie podczas deklaracji zmiennej. Użycie słowa kluczowego static podczas inicjalizacji zmiennej powoduje błąd składniowy.

Deklaracja zmiennej statycznej w pliku nagłówkowym:

class Matrix{
  public:
    static int licznik;
    Matrix(){licznik++;}
   ~Matrix(){licznik--;}
};

Zmienna statyczna musi zostać zainicjalizowana w przestrzeni pliku. Nie można inicjalizować statycznej zmiennej w konstruktorze, lub innej funkcji. Inicjalizacja zmiennej statycznej w pliku cpp:

#include "Matrix.h"
 
int Matrix::licznik = 0;
...

Odwoływanie się do pól statycznych:

int main(){
  Matrix m;
  cout << Matrix::licznik <<endl;
  cout << Matrix.licznik << endl;
}

Metody statyczne można wywoływać bez konieczności tworzenia obiektów klasy. Można z tego wywnioskować, że metody statyczne nie posiadają wskaźnika this.

Nie można zatem wewnątrz metod statycznych wywoływać żadnych innych metod niestatycznych, ani odwoływać się do pól niestatycznych.

Metody statyczne należą jednak do zasięgu klasy i mają dostęp do wszystkich pól klasy:

class Matrix{
  ...
  static void wyswietl(Matrix& m);
};
 
void Matrix::wyswietl(Matrix & m){
  for(int r  = 0; r < matrix.rows; r++){
    for(int c  = 0; c < matrix.cols; c++)
      cout << matrix.data[r][c] << endl;
    cout << endl;
  }
}

1. [2 plusy] Przepisać program z klasą XXX z treści laboratoriów i prześledzić jego działanie w debuggerze. Ustawić pułapki debuggera na wszystkich 5 specjalnych funkcjach jak i przy funkcji main() następnie używając pracy krokowej (F8,F7,F9…) prześledzić zachowanie kodu
2. [3 plusy] Alokacja dużych bloków pamięci na raz jest szybszym sposobem zarządzania pamięcią jeśli tylko mamy odpowiednie przesłanki profilu wykorzystania pamięci. Ale tym razem problem jest znacznie prostszy należy jedynie przygotować klasę MemoryChunk z konstruktorem parametrycznym przyjmującym rozmiar bloku pamięci do zaalokowania. Klasa powinna przechowywać uchwyt do bloku pamięci w postaci zwykłego wskaźnika na int8_t alokowanego przez operator new (żeby nie było za prosto)
   • Moduł: memorychunk
   • Pliki z implementacją: MemoryChunk.h/cpp
   • Używana struktura danych: MemoryChunk
   • Sygnatury metod w klasie MemoryChunk:

   • Przestrzeń nazw: memorychunk
   • Importy:

   • Przydatne metody:

3. [2 punkty] Pula łańcuchów znaków jest to jeden ze sposobów optymalizacji dużej ilości napisów w programie. Trick polega na tym, że powtarzające się napisy przechowujemy w tym samym miejscu pamięci. Obiektowi puli napisów można powierzyć przechowywanie konkretnego napisu za pomocą funkcji Intern w rezultacie dostajemy uchwyt do napisu, który jest już zarządzany przez obiekt puli. Jeśli kilka identycznych napisów zostanie wstawionych do puli to tylko jedna instancja napisu będzie przechowywana wewnątrz, a wszystkie zwracany uchwyty pokazują ciągle na ten sam napis wewnątrz puli. Niestety klasa string nie nadaje się do naszych celów zwracania uchwytu napisu, ponieważ to ona sama zarządza pamięcią i wymaga kopiowania napisu a ponadto pozwalałaby na modyfikowanie napisów przechowywanych w strukturze (jeśli kilka napisów wskazuje na ten sam obszar pamięci to byłoby straszne). W C++17 wchodzi typ string_view czyli niezmienny napis, który dodatkowo posiada metodę substr działającą w czasie stałym! Twoim zadaniem jest przygotowanie implementacji takie puli napisów.
   • Moduł: textpool
   • Pliki z implementacją: TextPool.h/cpp
   • Używana struktura danych: TextPool
   • Sygnatury metod w klasie TextPool:

   • Przestrzeń nazw: pool
   • Importy:

   • Przykład użycia:

4. [1 plus] Napisz dwie klasy: Rodzic i Dziecko. Klasa Rodzic powinna mieć takie pola jak imię, nazwisko, wiek, oraz dziecko (zakładamy dla uproszczenia, że rodzic ma tylko jedno dziecko :) ). Dziecko powinno mieć takie pola jak imię, nazwisko, wiek, szkoła. Zdefiniuj klasę Rodzic jako zaprzyjaźnioną klasy Dziecko. Przetestuj, czy można modyfikować zmienne prywatne klasy Dziecko z poziomu metod klasy Rodzic. Napisz na przykład metodę przepiszDoInnejSzkoly(string nazwa) która będzie zmieniać szkołę dziecka operując bezpośrednio na jego danych.
   Następnie usuń linijkę odpowiedzialną za określenie klasy zaprzyjaźnionej i spróbuj skompilować ponownie program.
5. [3 plusy] Napisz klasę Marsjanin, która będzie miała statyczne pole liczbaMarsjan, określające liczbę stworzonych obiektów Marsjanin. Każdy Marsjanin powinien atakować gdy liczba wszystkich Marsjan jest większa od 5 i ukrywać się w przeciwnym wypadku.
   Napisz program który w pętli nieskończonej będzie tworzył lub usuwał obiekty klasy Marsjanin i wywoływał metodę atakuj dla wszystkich Marsjan. Obiekty powinny być przechowywane w liście (zobacz List).
6. [3 punkty] Zaimplementuj klasę o nazwie Matrix, która będzie reprezentować macierz o dowolnych rozmiarach. Wymagania dotyczące klasy Matrix:
   • Moduł: matrix
   • Pliki z implementacją: Matrix.h/cpp
   • Używana struktura danych: Matrix

• Klasa powinna wewnętrznie reprezentować macierz przy pomocy tablicy dwuwymiarowej obiektów typu std::complex<double>. Umawiamy się, że liczba zespolona zapisywana jest w następujący sposób:

  4.5i6

  Co oznacza w zapisie matematycznym

  4.5 + 6i

• Klasa Matrix powinna posiadać konstruktor parometrowy określający jej wymiary, konstruktor bezparametrowy, oraz kopiujący. Dopisać konstruktor, który będzie przyjmować napis const char* (lub obiekt klasy string z biblioteki string.h) w notacji Matlaba i parsować go, aby można było stworzyć obiekt Matrix w taki sposób:

   Matrix m("[1i3 2i5 3; 3 4 5; 6 7 8]");

• Klasa Matrix powinna udostępniać metody pozwalające na ustawianie/pobieranie jej elementów
• Klasa Matrix powinna udostępniać metody umożliwiające następujące operacje:
  • Dodawanie macierzy. Metoda powinna klasy powinna pobierać jako parametr inny obiekt klasy Matrix i zwracać wynik będący sumą macierzy reprezentowanej przez obiekt na rzecz którego wywoływana jest metoda i macierzy reprezentowanej przez obiekt podany jako parametr. Przykładowe wywołanie:

    Matrix m("[1 2 3;3 4 5; 2 3 4]");
    Matrix m2("[3 2 1; 5 4 3; 7 6 5]");
    Matrix wynik = m.add(m2);

  • Odejmowanie macierzy (pozostałe analogicznie)
  • Mnożenie macierzy zarówno przez inna macierz jak i przez liczbę (w tym wypadku Complex)
  • Dzielenie macierzy zarówno przez inna macierz jak i przez liczbę (w tym wypadku Complex)
  • Podnoszenie macierzy do potęgi!
  • Metodę print wyświetlającą dana macierz w formacie Matlaba, z ładnym formatowaniem (podział na wiersze)
• Zabezpiecz program przed sytuacjami wyjątkowymi! Na przykład: dodawanie macierzy o różnych wymiarach, mnożenie macierzy o nieodpowiednich wymiarach, odwracanie macierzy zerowej.

• Napisz program który umożliwi testowanie klasy Matrix. Program powinien przyjmować jako parametr dwie macierze zapisane w formacie Matlaba. Funkcja main powinna wyglądać następująco:

  #include <iostream>
  #include "Matrix.h"
   
  int main(int argc, char* argv[]){
    Matrix m1(argv[1]);
    Matrix m2(argv[2]);
   
    cout << "Macierz pierwsza: " << m1.print() << endl;
    cour << "Macierz druga: " << m2.print() << endl;
   
    cout << "Dodawanie" << (m1.add(m2)).print() << endl;
    cout << "Odejmowanie" << (m1.sub(m2)).print() << endl;
    cout << "Mnożenie" << (m1.mul(m2)).print() << endl;
    cout << "Dzielenie" << (m1.div(m2)).print() << endl;
    cout << "Potęgowanie" << (m1.pow(2)).print() << endl;
    cout << "Potęgowanie" << (m2.pow(2)).print() << endl;
  }