1 Aula 5 Instâncias dinâmicas. 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 2 Instâncias… int j = 20; int f() { int const i = 10; // … } Constante automática.

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1 1 Aula 5 Instâncias dinâmicas

2 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 2 Instâncias… int j = 20; int f() { int const i = 10; // … } Constante automática. Variável estática.

3 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 3 Instâncias… Racional operator+(Racional um_racional, Racional const& outro_racional) { um_racional += outro_racional; return um_racional; } int main() { Racional r1(1, 3); Racional r2(2, 3); cout << r1 + r2 << endl; } Aparece 1 no ecrã. Valor devolvido é variável temporária!

4 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 4 Instâncias (I) Características: Tipo Valor VariáveisConstantes Valor alterávelValor fixo

5 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 5 Instâncias (II) DeclaradasNão-declaradas Características: nome tipo valor Características: sem nome tipo valor AutomáticasEstáticasTemporáriasDinâmicas Construídas quando a instrução de definição é atingida e destruídas no final do respectivo bloco. Construídas no início do programa ou quando a sua instrução de definição é atingida pela primeira vez e destruídas no final do programa. Construídas durante o cálculo de uma expressão e destruídas no final da expressão completa em que são criadas. Construídas e destruídas sob o domínio integral do programador.

6 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 6 int* p = new int(10); int const* p = new int const(10); Criação de instâncias dinâmicas (I) p : int* 10 : int p : int const* 10 : int {frozen}

7 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 7 Aluno class Aluno { public: Aluno(string const& nome, int número); string const& nome() const; int número() const; private: string nome_; int número_; }; Aluno::Aluno(string const& nome, int const número) : nome_(nome), número_(número) {} string const& Aluno::nome() const { return nome_; } int Aluno::número() const { return número_; }

8 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 8 Aluno* pa = new Aluno(Zé, 77); Aluno const* pac = new Aluno const(Zé, 77); Criação de instâncias dinâmicas (II) pa : Aluno* nome_ = Zé número_ = 77 : Alunopac : Aluno const* nome_ = Zé número_ = 77 : Aluno {frozen}

9 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 9 Utilização e destruição de instâncias dinâmicas Como escrever o aluno no ecrã? cout nome() número() << endl; Como destruir uma instância dinâmica? delete pa; delete pac; A partir deste momento pa e pac contêm lixo.

10 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 10 Qual a duração da instância dinâmica? Exemplo de código, conceptualmente incorrecto: void f(int* p) { cout << *p << endl; delete p; } int main() { int* pi = new int(10); f(pi); } Construção Destruição

11 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 11 Regras 1. Todas as instâncias dinâmicas têm de ser destruídas uma e uma só vez! 2. Quem constrói, destrói

12 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 12 Políticas de gestão de instâncias dinâmicas Quem constrói destrói ou, posse única da instância dinâmica Quem possui destrói, ou posse única mas transferível da instância dinâmica O último fecha a porta, ou posse partilhada da instância dinâmica

13 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 13 Erros mais comuns (I) Fugas de memória instâncias dinâmicas construídas e nunca destruídas for(int i = 0; i != 1000000; ++i) int* p = new int(i);

14 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 14 Fuga de memória int const* p = new int const(10); p = new int const(20); 242852 10 : int 24 p: int*

15 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 15 Fuga de memória int const* p = new int const(10); p = new int const(20); 242852 10 : int 20 : int 28 p: int* Memória ocupada não acessível.

16 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 16 Erros mais comuns (II) Outros casos: double* p = new double(1.1); delete p; 2452 1.1 : double 24 p: double* Erro!

17 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 17 Aluno class Aluno { public: Aluno(string const& nome, int número); ~Aluno(); string const& nome() const; int número() const; private: string nome_; int número_; }; Aluno::Aluno(string const& nome, int const número) : nome_(nome), número_(número) {} Aluno::~Aluno() { cout << Arghhh! << endl; } string const& Aluno::nome() const { return nome_; } int Aluno::número() const { return número_; }

18 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 18 Destruição int main() { Aluno* pa = new Aluno; delete pa; } Erro: o contrutor de aluno tem dois parâmetros. Deveria ser (por exemplo): Aluno* pa = new Aluno(Zé, 1); Aparece no ecrã: Arghhh!

19 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 19 Matrizes dinâmicas: operadores new[] e delete[] int* p = new int[10]; for(int i = 0; i != 10; ++i) p[i] = i; for(int i = 0; i != 10; ++i) cout << p[i] << endl; delete[] p;

20 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 20 Criação de matriz dinâmica Como são construídos os elementos da matriz? Construtor por omissão Excepto se forem de tipos básicos Tipos básicos não são inicializados

21 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 21 E quando não há memória? Lançamento de excepção Alternativa (a evitar): #include … int* p = new(nothrow) int(20); if(p == 0) { cerr << Não havia memória! << endl; … } Nenhum objecto tem o endereço 0.

22 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 22 PilhaDeInt : interface /** Representa pilhas de double. @invariant (questão de implementação). */ class PilhaDeInt { public: typedef double Item; /** Constrói pilha vazia. @pre V. @post estaVazia(). */ PilhaDeInt(); /** Devolve o item que está no topo da pilha. @pre ¬estaVazia(). @post topo idêntico ao item no topo de *this. */ Item const& topo() const;

23 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 23 PilhaDeInt : interface /** Indica se a pilha está vazia. @pre V. @post estaVazia = *this está vazia. */ bool estáVazia() const; /** Devolve altura da pilha. @pre V. @post altura = altura de *this. */ int altura() const;

24 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 24 PilhaDeInt : interface /** Põe um novo item na pilha (no topo). @pre V. @post *this contém um item adicional no topo igual a novo_item. */ void põe(Item const& novo_item); /** Tira o item que está no topo da pilha. @pre ¬ estaVazia(). @post *this contém os itens originais menos o do topo. */ void tiraItem();

25 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 25 Memória dinâmica em classes (I) class PilhaDeInt { public: typedef int Item; … private: static int const capacidade_inicial = 32; int capacidade_actual; Item* itens; int número_de_itens; bool cumpreInvariante() const; };

26 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 26 Memória dinâmica em classes (II) Construtor: inline PilhaDeInt::PilhaDeInt() : capacidade_actual(capacidade_inicial), itens(new Item[capacidade_actual]), número_de_itens(0) { assert(cumpreInvariante()); }

27 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 27 Memória dinâmica em classes (III) void PilhaDeInt::põe(Item const& novo_item) { assert(cumpreInvariante()); if(número_de_itens == capacidade_actual) { Item* novos_itens = new Item[capacidade_actual * 2]; for(int i = 0; i != número_de_itens; ++i) novos_itens[i] = itens[i]; capacidade_actual *= 2; delete[] itens; itens = novos_itens; } itens[número_de_itens] = novo_item; ++número_de_itens; assert(cumpreInvariante()); }

28 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 28 Memória dinâmica em classes (IV) Evitar fuga de memória: é necessário um destrutor inline PilhaDeInt::~PilhaDeInt() { assert(cumpreInvariante()); delete[] itens; }

29 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 29 Problemas PilhaDeInt p; p.põe(2); p.põe(3); p.põe(4); PilhaDeInt cópia = p; cópia.tira(); PilhaDeInt outra; outra = p;

30 2003/2004 Programação Orientada para Objectos 30 Aula 5: Sumário Memória livre e instâncias dinâmicas Criação de instâncias dinâmicas Destruição de instâncias dinâmicas Problemas comuns Matrizes dinâmicas Introdução à memória dinâmica em classes: Construtores e destrutores Problema da cópia e da atribuição