Perspectivas baseadas em procedimentos e orientadas por objectos

Conceitos principais: Encapsulamento, Herança, Polimorfismo

(Encapsulation, Hierarchy, Polymorphism)

A evolução das linguagens pode analisar-se através dos paradigmasde programação que suportam

Geralmente uma linguagem que suporta um dado paradigma deprogramação suporta também os paradigmas anteriores

Podemos distinguir cinco gerações de linguagens, que são: 1) nãoestrutural (Cobol, Fortran, Basic); 2) procedimental (C, Pascal);

3) modular (Modula II); 4) com abstracção de tipos de dados(ADA); 5) programação orientada por objectos (C++, JAVA, etc.)

O que é importante:

1. Perceber o que são paradigmas de programação.

2. Perceber mais detalhes sobre encapsulamento.

3. Perceber o que é herança.

4. Perceber o que é um polimorfismo.

5. Perceber as regras da linguagem C++.

6. Estar apto a construir programas triviais que utilizem encapsulamento, herança e polimorfismo.

O paradigma da programação procedimental é:

Decidir quais os procedimentos que se pretendem:usar os melhores algoritmos que se puder encontrar

Devemos-nos concentrar no processamento que é necessáriopara efectuar a computação desejada

Ao longo dos anos o ênfase dado à escrita de programas passoudo desenvolvimento de procedimentos para a organização

dos dados. Ao conjunto de procedimentos que se relacionamcom os dados que manipulam é normalmente

chamado um módulo

De notar, que nós já consideramos como o módulo pode serorganizado e construído

O paradigma de programação modular passa a ser:

Decidir quais os módulos que se pretendem:dividir o programa para esconder os dados em módulos

Agora a técnica para escrever "bons procedimentos”aplica-se a cada procedimento num módulo

O exemplo mais comum da definição de um módulo é um módulode stack

Os principais problemas que têm de ser resolvidos são:

1. Fornecer ao utilizador um interface para o stack (por exemplo funções push() e pop()).

2. Assegurar que a representação do stack (por exemplo, um array de elementos) possa ser acedida apenas a partir dessa interface.

3. Assegurar que o stack é inicializado antes de ser usado pela primeira vez.

O paradigma de programação para tipos abstractos é:

Decidir quais os tipos que se pretendem:fornecer um conjunto de operações para cada tipo

Problemas com a abstracção de dados

Um tipo abstracto define um tipo de caixa preta

Uma vez definido ele não interage realmentecom o resto do programa

Não há maneira de o adaptar a novas situações exceptose modificarmos a sua definição

Consideremos a definição de um tipo de forma para usarem sistemas gráficos. Vamos assumir por enquanto que

o sistema deve suportar circunferências, triângulos e quadrados.Vamos assumir também que temos:

class point { ... };class color { ... };

class point { public:

int x:int y; };

x

y

class color {int col;

};

class point { ... };class color { ... };

De notar que as palavras chave struct e class são equivalentes, com aexcepção da acessibilidade atribuída aos seus membros. Na ausência

de classificador de acesso, os membros de uma struct são públicose os de uma class são privados.

Por isso as seguintes definições do tipo point são equivalentes:

struct point { int x:int y; };

public:

As classes point e color vão serusadas como membros da

classe shape

x

yenum kind { circle, triangle, square };

x

y

Podemos definir uma forma desta maneira:

class shape {point center;color col;kind k;// representação de “shape”

public:point where() { return center; }void move(point to) { center = to; draw(); }void draw();void rotate();// mais operações

};

x

y

x

y

void shape::draw(){

switch (k) {case circle:

// desenho a // circunferênciabreak;

case triangle: // desenho o triângulo break;

case square: // desenho o quadradobreak;

};

A função draw() pode ser definida da seguinte forma:

O tipo de shape

que para nossoexemplo pode ser:

circunferência

triângulo

quadrado

Problema: Não podem adicionar uma nova forma ao sistema senão tiverem acesso ao código fonte de cada operação

Não existe distinção entre as propriedades geraisde qualquer forma (a forma tem uma cor, pode ser desenhada, etc.) eas propriedades de uma forma específica (uma circunferência possui

raio, é desenhada por uma função própria para esse efeito, etc.)

A programação orientada por objectos define-se por expressaresta distinção e tirar partido dela

Uma linguagem com construções que permitam expressar e usaresta distinção suportam a programação orientada por objectos.

As outras linguagens não.

O mecanismo de herança do C++ (herdado da Simula)fornece a solução

Primeiro vamos declarar uma classe que vai definir as propriedades gerais para todos os shapes:

class shape {point center;color col;// representação de “shape”

public:point where() { return center; }void move(point to) { center = to; draw(); }virtual void draw();virtual void rotate();// mais operações

};

virtualvirtual

As funções cujo interface pode ser definido mas que a implementaçãoé específica de cada forma foram marcadas com a palavra chave

"virtual". Isto significa que "pode ser redefinida mais tarde numaclasse derivada desta"

void rotate_all(shape v[], int size, int angle)//A função gira todos os membros de array “v” // (de tamanho “size”) em “angle” graus{

int i=0;while (i<size) {

v[i].rotate(angle);i+=1;

}}

Para esta definição podemos escrever a função geral que vaimanipular os shapes:

Para definir o shape concreto nós devemos dizer que isto é o shapee indicar das propriedades concretas para este shape (incluindo

as funções virtuais), por exemplo:

class circle : public shape {int radius;

public:void draw() { ... };void rotate(int) { ... }

};

Neste caso a circunferência (circle) tem os componentos geraltãis como:

private:point center;color col;

public:point where(); void move(point to);

e os componentos especial tãis como:

private:int radius;

public:void draw() { ... };void rotate(int) { ... }

Neste exemplo a classecircle é derivada da classe

shape. A classe shapechama-se a classe base

e a classe circle chama-sea classe derivada

:

: :

class circle public shape

class circle public shape

O seguinte fragmento apresenta as regras formaispara a declaração da herança:

A classe derivada A classe base

O atributo da classe base (vai ser considerado posteriormente)

O paradigma de programação é:

Decidir quais são as classes que pretendemos;fornecer um conjunto de operações para cada classe;explicitar os aspectos comuns através da utilização de herança

Quando não existem aspectos comuns a abstracção de dados ésuficiente

Encontrar aspectos comuns entre os vários tipos num sistemanão é um processo trivial

Vamos abordar o exemplo

Assumimos que se pretende declarar uma classeque se chama “pessoa” (de notar que uma classe semelhante foi

considerada na aula anterior):

class pessoa { unsigned short Idade;

char* Nome;public:

pessoa(unsigned short Id=0, char* No="");virtual ~pessoa();virtual void print_me();const pessoa& operator =(const pessoa&);

};

Esta funçãao será utilizada para a visualização dos dados no monitorNós precisamos de usar esta função mas ela não é significativa

neste contexto e por isso vai ser consideradaposteriormente

Este é o construtor

Este é o destrutor

Vamos assumir que nós criámos uma classe derivada da classe pessoa,por exemplo:

class aluno : public pessoa { int grupo;public:

void print_me();aluno(unsigned short, char*, int);virtual ~aluno();const aluno& operator =(const aluno& pes);

};

Este é o número do grupo do aluno

Esta função será utilizada para a visualização dos dados no monitor

IdadeNome

A classe aluno foi derivada da classe pessoa

Consideremos o seguinte programa constituído por duas funçõesmain e print_all:

int main(int argc, char* argv[]){ pessoa p(25,"Paulo");

aluno a(21, "Ricardo", 6251);p.print_me();pessoa* muito[Quanto];muito[0]=&p;muito[1]=&a;print_all(muito,Quanto);return 0;

}

O programa main realiza das seguintes acções:1. Declara dois objectos, que são p do tipo pessoa e a do tipo aluno;

2. Executa a função p.print_me para o objecto p;

3. Declara array que é composto por ponteiros para objectosda classe pessoa

“Quanto” é umaconstante que, por exemplo,pode ser definida da seguinte forma:#define Quanto 3

4. O primeiro ponteiro “muito[0]” vai ser preenchido como valor &p que é o ponteiro para o objecto “p” do tipo pessoa.

5. O segundo ponteiro “muito[1]” vai ser preenchido com o valor &a que é o ponteiro para o objecto “a” do tipo aluno.

6. Executa a função print_all que vai ser consideradana próxima página

int main(int argc, char* argv[]){ pessoa p(25,"Paulo");

aluno a(21, "Ricardo", 6251);p.print_me();pessoa* muito[Quanto];muito[0]=&p;muito[1]=&a;print_all(muito,Quanto);return 0;

}

void print_all(pessoa** ponteiro_para_pessoa, int size){ int i=0;

while (i<size) { ponteiro_para_pessoa[i++]->print_me(); }}

** significa

ponteiro_para_pessoa

Array de ponteiros

ponteiro0

ponteiro1

ponteiro2

etc.

objecto do tipo pessoa

objecto do tipo pessoa

objecto do tipo pessoa

objecto do tipo pessoa

Podem ser dosobjectos derivados

da classe pessoa

void print_all(pessoa** ponteiro_para_pessoa, int size){ int i=0;

while (i<size) { ponteiro_para_pessoa[i++]->print_me(); }}

Esta função imprime os dados para todos os objectos que podemser determinados através dos respectivos ponteiros.

Idade,Nome

Idade,Nome,grupo

Isto pode ser feito com a ajuda da função print_me

Já vimos que o ponteiro_para_pessoa pode ser ouum ponteiro para pessoa ou um ponteiro para aluno que é o tipo

derivado do tipo pessoa

Vocês devem compreender que:

1. A variável ponteiro_para_pessoa[índice] é um nome que podepossuir valores diferentes.

2. Se ponteiro_para_pessoa[índice] tem um valor do ponteiro para oobjecto do tipo pessoa, ele permite aceder a este objecto na memória,por exemplo:

memória

O objectodo tipo pessoa

NomeIdade

3. Se ponteiro_para_pessoa tem um valor do ponteiro para o objectodo tipo aluno (que foi derivado da pessoa), ele permite o acessoa este objecto na memória, por exemplo:

NomeIdadegrupo

Memória

O objectodo tipo aluno

void print_all(pessoa** ponteiro_para_pessoa, int size){ int i=0;

while (i<size) { ponteiro_para_pessoa[i++]->print_me(); }}

Idade,Nome

Idade,Nome,grupo

pessoa p(25,"Paulo");aluno a(21, "Ricardo", 6251);p.print_me();pessoa* muito[Quanto];muito[0]=&p;muito[1]=&a;print_all(muito,Quanto);

Vamos abordar o seguinte código: 1. i=0; 2. ponteiro_para_pessoa[0];

3. print_me() para pessoa;

5. ponteiro_para_pessoa[1];

4. i=1;

6. print_me() para aluno;

Agora vamos considerar a função print_me:

void pessoa::print_me(){ cout << "Nome - " << Nome << "; Idade - " << Idade << endl;}

void aluno::print_me(){ pessoa::print_me(); cout << "grupo - " << grupo << endl;}

Nome - Paulo; Idade - 25Nome - Ricardo; Idade - 21grupo - 6251

Nome = “Paulo”

Idade = 25

saltar na próxima linha

void pessoa::print_me(){ cout << "Nome - " << Nome << "; Idade - " << Idade << endl;}

grupo = 6251

Nome - Ricardo; Idade - 21

pessoa p(25,"Paulo");aluno a(21, "Ricardo", 6251);

Podemos concluir o seguinte:

1. A função print_all pode ser usada para a visualização nomonitor dos dados de qualquer objecto da classe pessoa (ouda classe derivada da classa pessoa, por exemplo da classe aluno).

2. Se declaramos qualquer nova classe derivada da classepessoa (por exemplo empregado) podemos imprimir os respectivosdados sem redefinição da função print_all.

3. Isto permite expandir as possibilidades do programa semredefinição do seu código. Por outras palavras, podemos usaro mesmo código mesmo em tarefas novas .

4. Isto é impossível sem a utilização de herança.