Série 7 :
Polymorphisme (2/2) : collections hétérogènes

Préliminaires :

Avant de commencer les exercices décrits dans cette série, créez le répertoire ~/Desktop/myfiles/cpp/serie20 et travaillez dans ce répertoire.

Le but de cet exercice est de reprendre un exemple simple illustrant les notions relatives aux polymorphisme par l'exemple des collections hétérogènes de véhicules.

Cliquez ici si vous souhaitez faire cet exercice.

Exercice 1 : encore plus de formes (niveau 2)

Le but de cet exercice est d'arriver à définir une collection hétérogène de figures géométriques.

Nous nous limiterons, dans un premier temps, à une solution partielle... mais instructive.

Dans le fichier figures.cc, prototypez et définissez les classes suivantes : (vous pouvez adapter ce qui avait été réalisé dans l'exercice 1 de la semaine passée).

• La classe abstraite Figure, possédant deux méthodes et aucun attribut :
  • affiche(), méthode publique, constante, virtuelle pure, et ne prenant aucun argument.
  • une méthode Figure* copie() const, également virtuelle pure, chargée de faire une copie en mémoire de l'objet et de retourner le pointeur sur cette copie
• Trois sous-classes (héritage publique) de Figure : Cercle, Carre et Triangle.
• Une classe nommée Dessin, qui modélise une collection de figures. Il s'agira d'une collection «hétérogène» d'éléments créés dynamiquement par une méthode ad-hoc définie plus bas (ajouteFigure).

Pour chacune des classes Cercle, Carre et Triangle, définissez les attributs (privés/protégés) requis pour modéliser les objets correspondants.

Définissez également, pour chacune de ces sous-classes, un constructeur pouvant être utilisé comme constructeur par défaut, un constructeur de copie et un destructeur.

Dans les trois cas, affichez un message indiquant le type de l'objet et la nature du constructeur/destructeur.

Définissez la méthode de copie en utilisant le constructeur de copie.

Finalement, définissez la méthode virtuelle affiche, affichant le type de l'instance et la valeur de ses attributs.

Ajoutez un destructeur explicite pour la classe Dessin, et définissez-le de sorte qu'il détruise les figures stockées dans la collection en libérant leur espace mémoire (puisque c'est cette classe Dessin qui, dans sa méthode ajouteFigure, alloue cette mémoire).

Comme pour les autres destructeurs, affichez en début de bloc un message, afin de permettre le suivi du déroulement des opérations.

Prototypez et définissez ensuite les méthodes suivantes à la classe Dessin :

• void ajouteFigure(Figure const& fig)

  qui ajoute à la collection une copie de la figure donnée en paramètre en faisant appel à sa méthode copie.

• void affiche() const

  qui affiche de tous les éléments de la collection.

Testez votre programme avec le main suivant:

int main() {
   Dessin dessin;         

   dessin.ajouteFigure(Triangle(3,4));               
   dessin.ajouteFigure(Carre(2));
   dessin.ajouteFigure(Triangle(6,1));
   dessin.ajouteFigure(Cercle(12));

   cout << endl << "Affichage du dessin : " << endl;
   dessin.affiche();  
}

Compilez en ignorant pour l'instant les warnings. Testez le programme et assurez vous de bien comprendre l'origine de tous les messages affichés.

Si vous avez suivi les directives de l'énoncé, votre programme devrait, en dernier lieu, indiquer que le destructeur du dessin est invoqué... mais pas les destructeurs des figures stockées dans le dessin !
Pourquoi ?
Voyez-vous un moyen permettant de pallier cela ?

Corrigez (en ajoutant 1 seul mot) votre programme.

Ajoutez la fonction suivante, juste avant votre main :

void unCercleDePlus(Dessin const& img) {
   Dessin tmp(img);            
   tmp.ajouteFigure(Cercle(1));
   cout << "Affichage de 'tmp': " << endl;
   tmp.affiche();          
}

Appelez cette fonction depuis main (n'importe où après la première instruction d'ajout de figure).

Si tout se passe « normalement », le système doit interrompre prématurément votre programme, en vous adressant un message hargneux (genre «segmentation fault», ou «bus error»). (Il est cependant possible que sur certains systèmes cette erreur, qui se produit pourtant effectivement, ne soit pas détectée et ne donne lieu à aucun comportement visible.)

Quel est, à votre avis, le motif pour un tel comportement ? Corrigez votre programme.

Exercice 2 : librairie (niveau 2)

Un libraire souhaite gérer sa base de données d'ouvrages à l'aide d'un programme (écrit par vous en C++).

19.1 La classe Livre (POO de base)

Codez dans librairie.cc une classe Livre dotée des attributs suivants : titre (string), auteur (string), nombre de pages (int) ainsi qu'un attribut indiquant si l'ouvrage est un bestseller ou pas.

Dotez votre classe :

• d'une méthode calculer_prix permettant de calculer le prix d'un livre. Ce prix est calculé comme étant le nombre de pages multiplié par 0.3 auquel on ajoute 50 francs si c'est un bestseller.
• d'un constructeur prenant comme arguments des paramètres permettant d'initialiser tous les attributs de la classe.
• d'un destructeur virtuel vide
• d'une méthode afficher affichant la valeur des attributs d'un livre. Le prix du livre ne sera pas affiché par cette méthode. Inspirez-vous de l'exemple de l'exécution donné ci-dessous pour réaliser vos affichages.

Les attributs de votre classe seront privés. Les définition des méthodes de votre classe se feront à l'extérieur du corps de la classe.

Testez votre classe au moyen d'un petit main de sorte à produire quelque chose comme :

titre : Harry Potter à l'école des sorciers
auteur : J.K. Rowling
nombre de pages : 308
bestseller : oui
prix : 142.4

titre : Le fou
auteur : Gogol
nombre de pages : 252
bestseller : non
prix : 75.6

19.2 Des sous-classes de Livres (Héritage)

Continuez en modifiant les droits d'accès des attributs privés de la classe Livre de sorte à ce qu'ils soient accessibles directement dans les sous-classes de Livre.

Codez ensuite les sous-classes suivantes de la classe Livre :

1. Roman : caractérisé par un attribut indiquant s'il s'agit d'une biographie ou pas. Cet attribut sera protégé.
2. BeauLivre (ouvrages illustrés à la présentation soignées) : pas d'attributs spécifiques

La classe Roman possède elle aussi une sous-classe, Policier, modélisant les romans policiers. Cette sous-classe n'a pas d'attributs spécifiques. Vous la coderez également.

Les sous-classes ne doivent pas restreindre les droits d'accès des attributs et méthodes hérités des classes Livre et Roman.

La méthode calculer_prix codée dans la classe Livre donne le prix standard d'un livre.

Dotez vos sous-classes des méthodes publiques suivantes :

1. Classe Roman :
   • un constructeur prenant en arguments les paramètres permettant d'initialiser l'ensemble des attributs de la classe Roman.
   • un destructeur virtuel vide
   • une méthode afficher permettant d'afficher la valeur de l'ensemble des attributs d'un roman. Le prix du roman ne sera pas affiché par cette méthode. Inspirez-vous de l'exemple d'exécution ci-dessous pour réaliser vos affichages.
2. Classe BeauLivre :
   • un constructeur. Ce dernier devra prendre en arguments les paramètres permettant d'initialiser l'ensemble des attributs hérités de Livre.
   • un destructeur virtuel vide
   • un méthode calculer_prix calculant le prix d'un BeauLivre comme le prix standard augmenté de 30 francs. Par exemple un BeauLivre de 100 pages (prix standard 30 francs) et qui est un best-seller (prix standard 30+50 = 80 francs) se vendra 110 francs (= 80 + 30 francs).
3. Classe Policier :
   • un constructeur. Ce dernier devra prendre en arguments les paramètres permettant d'initialiser l'ensemble des attributs hérités de la classe Roman.
   • une méthode calculer_prix calculant le prix d'un roman Policier comme le prix standard auquel on enlèvera de 10 francs. Si le prix ainsi obtenu est négatif, le prix de l'ouvrage sera de 1 franc.
   • un destructeur virtuel vide

Le calcul du prix dans les méthodes calculer_prix redéfinie dans les sous-classes Policier et BeauLivre doit faire appel à la méthode calculer_prix (prix standard) héritée de la classe Livre.

La méthode afficher de la classe Roman doit également faire appel à celle de la classe Livre afin d'éviter la duplication inutile du code commun.

Testez votre programme au moyen du main de sorte à produire quelque chose comme :

titre : Le chien des Baskerville
auteur : A.C.Doyle
nombre de pages : 221
bestseller : non
Ce roman n'est pas une biographie
prix: 56.3

titre : Le Parrain
auteur : A.Cuso
nombre de pages : 367
bestseller : oui
Ce roman n'est pas une biographie
prix: 150.1
 
titre : Le baron perché
auteur : I. Calvino
nombre de pages : 283
bestseller : non
Ce roman n'est pas une biographie
prix: 84.9
 
titre : Mémoires de Géronimo
auteur : S.M. Barrett
nombre de pages : 173
bestseller : non
Ce roman est une biographie
prix: 51.9
 
titre :  Fleuves d'Europe
auteur : C. Osborne
nombre de pages : 150
bestseller : non
prix: 75       

19.3 Une collection de Livres (Polymorphisme)

19.3.1 Collection de livres

Codez maintenant une classe Librairie ayant un attribut privé nommé livres. Cet attribut est une collection de Livres codée comme un tableau dynamique.

Prototypez et définissez ensuite les méthodes suivantes de la classe Librairie :

• void ajouter_livre(Livre*) qui ajoute un (pointeur sur) un Livre la collection
• void afficher() const faisant appel à la méthode afficher() (de la classe Livre ou de ses classes dérivées) sur chaque élément de la librairie
• void vider_stock() permettant de supprimer tous les livres stockés dans la collection, tout en libérant leur espace mémoire.

19.3.2 Affichage polymorphique

Modifiez la fonction afficher associée à la classe Livre de sorte à ce qu'elle affiche aussi le prix du livre. Le calcul du prix à afficher se fera au moyen de la fonction calculer_prix() .

Dans la classe Librairie, la méthode afficher de la classe Livre est invoquée de façon polymorphique sur les éléments d'une collection de livres.

Modifiez les déclarations des méthodes afficher relatives aux livres de sortes à ce qu'elle puissent faire l'objet d'une résolution dynamique des liens. Faites-en de même avec les méthodes calculer_prix (car calculer_prix est invoquée par afficher).

En principe, votre fichier librairie.cc contient maintenant tous les outils nécessaires pour traiter les objets de la collection hétérogène de façon polymorphique.

Testez votre code au moyen du main de façon à obtenir :

titre : Le chien des Baskerville
auteur : A.C.Doyle
nombre de pages : 221
bestseller : non
prix: 56.3
Ce roman n'est pas une biographie

titre : Le Parrain
auteur : A.Cuso
nombre de pages : 367
bestseller : oui
prix: 150.1
Ce roman n'est pas une biographie
 
titre : Le baron perché
auteur : I. Calvino
nombre de pages : 283
bestseller : non
prix: 84.9
Ce roman n'est pas une biographie
 
titre : Mémoires de Géronimo
auteur : S.M. Barrett
nombre de pages : 173
bestseller : non
prix: 51.9
Ce roman est une biographie
 
titre : Fleuves d'Europe
auteur : C. Osborne
nombre de pages : 150
bestseller : non
prix: 75                        

int main()
{
  Librairie l;

  l.ajouter_livre(new Policier("Le chien des Baskerville", "A.C.Doyle",
                               221, false, false));
  l.ajouter_livre(new Policier("Le Parrain ", "A.Cuso", 367, true, false));
  l.ajouter_livre(new Roman("Le baron perché", "I. Calvino", 283, false, false));
  l.ajouter_livre(new Roman ("Mémoires de Géronimo", "S.M. Barrett", 173, false, true));
  l.ajouter_livre(new BeauLivre ("Fleuves d'Europe", "C. Osborne", 150, false));

  l.afficher();
  l.vider_stock();

  return 0;
}