programação orientada a objetos: herança

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Programação orientada a objetos: herança

Prof. Dr. Ivan Luiz Marques Ricarte

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Considerações iniciais sobre o ensino da programação orientada a objetos

Enfatizar, desde o início, o ensino da

programação voltada para as boas

práticas, fundamentadas em ocultar

e encapsular os dados que

representam um item de

informação.

htt

p:/

/in

gen

ieri

ain

form

atic

a.in

fo/

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Considerações iniciais sobre o ensino da programação orientada a objetos

Fazer com que o aluno realize, por meio da programação

orientada a objetos, o Princípio de Eric S. Raymond:

htt

p:/

/lw

n.n

et/2

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0/f

eatu

res/

ESR

/

Smart data structures and dumb

code works a lot better than the other

way around.

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Objetivos

Entender o que é herança.

Relacionar herança com os conceitos da programação orientada

a objetos previamente estudados.

Conhecer os mecanismos da linguagem de programação C++

para a realização da herança.

Estabelecer as bases para a apresentação do conteúdo da

programação genérica (polimorfismo) em C++.

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CONCEITOS PRELIMINARES

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Encapsulação

“Ato de encapsular, rodear de uma cápsula.”

http://magistralfarma.blogspot.com.br/2011/04/farmacia-de-manipulacao-por-onde.html

Cápsula: estojo.

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Encapsulação em C++

Definição de uma classe:

• Congrega atributos e métodos (funções membro).

• Tratados como uma unidade (objeto).

dia: 5

mes: 10

ano: 2012

Data hoje(5,10,2012);

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Ocultação

“Ato ou efeito de ocultar.”

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/co

rco

dilo

s.co

m/

Ocultar: não deixar ver ou não

contar; encobrir; esconder.

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Ocultação em C++

Especificadores de escopo:

• private para atributos.

• public para métodos da

interface pública.

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Composição

“O que resulta da reunião das partes componentes; todo.”

http://www.odec.ca/projects/2006/stag6m2 http://www.circuitstoday.com/

http://www.westfloridacomponents.com/ http://www.shopdatacenter.com/computer-hardware/

http://news.thomasnet.com/

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Composição em C++

Classes existentes utilizadas para definir novas classes:

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Os pilares da programação orientada a objetos

Composição

Encapsulação

Ocultação htt

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/ges

tao

eevo

luca

o.b

logs

po

t.co

m.b

r

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HERANÇA

O pilar que completa a programação orientada a objetos

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O que é herança?

“Em programação orientada a objetos, ação de passar as

características de uma classe ou tipo de dado para outro,

chamada de descendente.”

“Herança: Uma classe pode ser derivada de outra classe, que é

chamada de classe básica da classe derivada. A classe derivada

herda as propriedades de suas classes básicas, inclusive seus

membros de dados e suas funções membros.”

Michaelis Moderno Dicionário da Língua Portuguesa

Margaret Ellis e Bjarne Stroustrup.

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O que é herança?

“Um recurso das linguagens de programação orientadas a objetos com

o qual classes podem ser especializadas, a partir de superclasses mais

gerais. Os atributos e as definições de métodos das superclasses são

automaticamente adquiridos por uma subclasse.”

“Herança é um princípio de orientação a objetos, que permite que

classes compartilhem atributos e métodos, através de "heranças". Ela

é usada na intenção de reaproveitar código ou comportamento

generalizado ou especializar operações ou atributos.”

Craig Larman

Wikipedia

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Em resumo, herança é...

Uma característica única da programação orientada a objetos.

Principal diferencial deste paradigma de programação em

relação a outros.

Permite definir uma nova classe a partir de outra já existente:

• Classe existente: Base

• Nova classe: Derivada

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Como usar herança?

Herança não é simplesmente um mecanismo de reuso de código.

• Composição atende bem a essa necessidade.

Herança é um mecanismo de abstração.

• Possibilita a programação genérica (polimórfica).

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Como usar herança?

“Certamente, é com a herança que você irá repensar

radicalmente sua abordagem de construir sistemas de software.

[Mas] não saber distinguir os distintos significados associados

aos mecanismos de herança já causou dores incalculáveis a

muitos programadores C++.”

É preciso conhecer bem os recursos associados da linguagem de programação para evitar problemas na

implementação de sistemas.

Scott Meyers

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DECLARAÇÃO DE CLASSES DERIVADAS

Herança em C++

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Como declarar uma classe derivada em C++

class Derivada : public Base {

...

};

Base

Base b; Derivada d;

Base

Derivada

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Estrutura da classe derivada

Todos os atributos que são membros da classe base também

fazem parte da classe derivada.

Pessoa p:

Aluno a:

nome_

nome_

ra_

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Restrições de acesso na classe derivada

No entanto, restrições de visibilidade são preservadas:

Como definir e manipular essa parte da informação no objeto da

classe derivada?

nome_ é private de Pessoa!

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Construção de objetos da classe derivada

Construtor da classe base é invocado primeiro, depois o da

classe derivada é executado.

Se construtor da classe base demanda argumentos, estes podem

ser indicados na especificação do construtor da classe derivada:

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O especificador protected

Os especificadores de acesso a membros da classe:

• private: acesso exclusivo a funções membros da própria classe.

• public: acesso permitido a qualquer função.

• protected: acesso permitido apenas a classes derivadas.

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Como usar protected

Se objeto da classe derivada precisa

manipular atributos definidos na

classe base, esses atributos podem ser

declarados na base como protected.

Mas isso viola o princípio da ocultação

da informação.

protected não deve ser utilizado dessa maneira!

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Uso recomendado de protected

Classe base define um conjunto de funções membro com

visibilidade protected para uso apenas nas classes derivadas:

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A HERANÇA DO COMPORTAMENTO

Herança em C++

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Qual comportamento é herdado na classe derivada?

Na herança pública, métodos públicos da classe base são também

métodos públicos na classe derivada:

Padrão: assinatura, especificação e implementação são herdadas.

Método definido na classe base Saída: Ivan

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Extensão

Classe derivada pode incluir novos métodos, não presentes na

interface operacional da classe base:

Interface pública de Aluno inclui string nome() [de Pessoa] e int obtemRA() [de Aluno]

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Redefinição

Classe derivada pode alterar (especializar) a implementação de um

método especificado na classe base, com a mesma assinatura:

Saída: Academico Ivan

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Princípios de herança: sumário

Estrutura:

• Ocultação da informação deve ser preservada.

Comportamento (público):

• Método da classe base pode ser integralmente aproveitado

(interface, especificação e implementação).

• Novos métodos podem ser agregados (extensão).

• Implementação de método da classe base pode ser alterada

(redefinição).

– Base para a programação genérica.

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Motivação

Interesse em tratar objetos de

modo genérico, sem conhecer

seu tipo específico.

Exemplo: Conjunto de Pessoas.

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Princípio da Substituição de Liskov

Um objeto da classe derivada pode

substituir um objeto da classe base sem

alterar as propriedades desejáveis de um

programa (tarefa executada, correção).

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p:/

/ru

.wik

iped

ia.o

rg/w

iki/

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Exemplo de execução (sem polimorfismo)

Saída: Lara Academico Pedro Professor Ivan

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38

Por que falhou?

Um método que é definido em uma classe sem o especificador

virtual não pode ser redefinido em classes derivadas

Se redefinição é permitida, método deve ser declarado como virtual

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Porque destrutores devem ser declarados como virtuais

Pessoa p: Aluno a: nome_ nome_

ra_

Pessoa *p = new Aluno(...); ... delete p; Se os destrutor em Pessoa não for declarado

como virtual, apenas a implementação da classe base (Pessoa) será executada.

Vazamento de memória

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Herança e os diferentes tipos de métodos públicos

Método simples (sem o especificador virtual):

• Classe derivada não pode redefinir o método – deve preservar a

assinatura, especificação e implementação.

• Comportamento invariante.

Método virtual:

• Classe derivada pode redefinir o método ou utilizar a

implementação padrão.

Método virtual puro:

• Classe derivada deve redefinir o método, não há

implementação padrão.

virtual string nome() = 0;

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Próximos passos

Explorando o polimorfismo com funções virtuais:

• Não mais repetir “if-else’s” nos métodos de uma classe.

• Não mais repetir trechos de código em métodos de diferentes classes.

Especificação sem implementação:

• Funções virtuais puras, classes abstratas e classes abstratas puras.

• Objetivo: programar pelo contrato, não pela implementação.

Gabaritos (Templates):

• Outro mecanismo para programação genérica, diferente de herança.

• Tipo do objeto não modifica o comportamento.

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Leituras adicionais

Item 35 (herança pública modela “é-um”) Item 37 (redefinir função não virtual) Item 44 (entender os significados em herança)

Capítulo 12 Classes derivadas

Capítulo 12 Programação orientada a objetos: herança

programação orientada a objetos: herança

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