Wykład 3

Koncepcja obiektowo

Poj

cie klasy

Własno

ci klasy

Programowanie obiektowe

Własno

ci klasy

Obiekty

Paradygmat programowania obiektowego

Hermetyzacja

Dziedziczenie

Polimorfizm

Koncepcja obiektowości

Obiektowo

ść

- cecha naturalnego postrzegania

wiata - analiza

otoczenia poprzez analiz

wzajemnych zwi

zków mi

dzy

wyst

puj

cymi w tym

wiecie obiektami;

Obiektami s

ludzie, pa

stwa, domy, samochody, ale tak

e płace,

zadania, decyzje itp.

Koncepcja obiektowo

ci jest podstaw

obiektowej analizy,

Programowanie obiektowe

Koncepcja obiektowo

ci jest podstaw

obiektowej analizy,

projektowania i programowania SI;

Koncepcja obiektowości

Poj

cie jest terminem, który stosujemy do rzeczy lub wyobra

abstrakcyjnych.

Termin poj

cie zawiera intensj

(tre

ść

poj

cia) i ekstensj

(zakres

poj

cia).

Intensja jest pełn

definicj

poj

cia i testu okre

laj

cego, czy

dane poj

cie odnosi si

do danej rzeczy lub wyobra

enia

Programowanie obiektowe

dane poj

cie odnosi si

do danej rzeczy lub wyobra

enia

abstrakcyjnego.

Ekstensja jest zbiorem wszystkich rzeczy i wyobra

abstrakcyjnych do których stosuje si

dane poj

cie.

Trójka poj

ciowa = (nazwa, intensja, ekstensja)

Obiektem jest co

, do czego da si

zastosowa

jakie

poj

cie.

Obiekt jest egzemplarzem poj

cia.

Koncepcja obiektowości

Obiekt:

podstawowa jednostka konstrukcyjna programu;

konkretny lub abstrakcyjny byt (wyró

nialny w modelowanej

rzeczywisto

ci), posiadaj

cy nazw

, okre

lone granice, atrybuty

i inne własno

ci;

charakteryzuj

go:

Programowanie obiektowe

charakteryzuj

go:

Atrybuty – reprezentuj

stan obiektu i zwi

zki z innymi obiektami,

np. kolor, rozmiar, przynale

ść

…

Funkcje (metody) – operacje, które obiekt mo

e wykonywa

, np.

przemieszczanie, całkowanie, wyznaczanie stanu konta itp.

Zasady u

ycia – niezmiennicze reguły okre

laj

ce zasady u

ycia

(w trym tzw. widzialno

ść

obiektu) i sposób powi

zania z innymi

obiektami.

Klasa w programowaniu

Klasa w programowaniu — uogólniony typ zdefiniowany przez
programist

Słu

y do definiowania typów obiektów (uogólnionych typów

zmiennych)

Programowanie obiektowe

Dostarcza wielu nowych mo

liwo

ci (o czym pó

niej)

Pojedyncza klasa powinna jasno reprezentowa

okre

lone

poj

cie, dla którego nie istnieje (jeszcze) odpowiedni typ

Koncepcja obiektowości

Klasa:

pozwala na utworzenie zbioru obiektów, maj

cych tak samo

okre

lone dane i metody;

wzorzec dla konkretnych obiektów;

wyra

enie j

zykowe specyfikuj

ce budow

obiektów,

dozwolone operacje na obiektach, ograniczenia dost

pu,

Programowanie obiektowe

dozwolone operacje na obiektach, ograniczenia dost

pu,

wyj

tki itd.

Przykład – osoba strukturalnie

struct osoba {

int wiek;
char imi

[20], nazwisko[30];

};

void wczytaj_osobe(osoba *o);

Programowanie obiektowe

void wczytaj_osobe(osoba *o);
void zapisz(osoba *o, int wiek, char *imi

, char *nazwisko);

void wypisz(osoba *o);

Wady:

brak kontroli dost

pu do pól struktury

programista musi pami

, których funkcji u

ywa

na rzecz

których struktur

Przykład – osoba obiektowo

class osoba {

int wiek;

// składowe klasy – zmienne klasy

char imi

[20], nazwisko[30];

public:

void wczytaj();

// składowe klasy – metody klasy

void zapisz(int wiek, char *p_imi

, char *p_nazwisko);

Programowanie obiektowe

void zapisz(int wiek, char *p_imi

, char *p_nazwisko);

void wypisz();

};

rednik ko

cy deklaracj

klasy

Korzy

ść

dane i metody razem

dost

p do danych: poprzez funkcje publiczne

Deklaracja klasy

class nazwa_klasy {

prywatne dane i funkcje;

okre

lenie_dost

pu:

// public, protected lub private

dane i funkcje;

okre

lenie_dost

pu:

// public, protected lub private

Programowanie obiektowe

okre

lenie_dost

pu:

// public, protected lub private

dane i funkcje;

...

okre

lenie_dost

pu:

// public, protected lub private

dane i funkcje;

} lista nazw obiektów;

Deklaracja klasy

class Klasa {

public:

Klasa();

// Konstruktor (domy

lny) klasy

~Klasa();

// Destruktor klasy

// składowe dost

pne dla innych klas

private:

// składowe dost

pne tylko dla metod tej klasy

Programowanie obiektowe

// składowe dost

pne tylko dla metod tej klasy

protected:

// składowe dost

pne dla składowych klas potomnych

};

Uwagi:

Domniemanie: wszystkie składowe klasy s

prywatne

Nie ma ogranicze

na liczb

okre

dost

pu w definicji klasy

Wprowadzenie do języka C++

Operatory dost

pu do składowych i zakresu klasy

sposób dost

pu zgodny z dost

pem do zmiennej typu

„struct”;

operator dost

pu „kropka” (.)dotyczy:

składowych obiektów,

funkcji (metod) obiektów;

Programowanie obiektowe

funkcji (metod) obiektów;

np.

obiekt.pole;
obiekt.metoda();

operator dost

pu „strzałka” (->) dotyczy:

wska

ników;

np.

wsk_na_obiekt -> metoda();

operator zakresu „ :: ”

klasa::pole;

klasa::metoda();

Wprowadzenie do języka C++

Definicja funkcji (metody) klasy

Definicja funkcji (metody) wewn

trz deklaracji klasy:

class Moja_Klasa {

public:

TypZwrotnejWarto

ci NazwaMetodySkładowej()

{…};

Programowanie obiektowe

{…};

};

Definicja funkcji (metody) poza deklaracj

klasy:

TypZwrotnejWarto

ci Moja_Klasa :: NazwaMetodySkładowej( )

{

…

};

Operator zakresu „::” wi

ąŜ

e metod

z klas

;

Ró

ne klasy mog

mie

metody o tej samej nazwie;

Wprowadzenie do języka C++

Definicja funkcji (metod) klasy

Przykład poza deklaracj

klasy:

void osoba::ustaw(int wiek, char *p_imie, char *p_nazwisko)

{

osoba::wiek = wiek;

operator zakresu w nagłówku

Programowanie obiektowe

osoba::wiek = wiek;

strcpy(imie, p_imie);

strcpy(nazwisko, p_nazwisko);

};

operator zakresu w nagłówku

tu teŜ operator zakresu,

bo „wiek” jest przysłonięty

Jak definiować metody klasy?

Wewn

trz deklaracji klasy

class osoba {

…
inline void wczytaj()
{

Programowanie obiektowe

{

cin>>wiek>>imie>>nazwisko;

}

// tu nie musi by

rednika

…

};

Taka funkcja jest funkcj

inline (wplatan

)

Specyfikator inline mo

e by

(tutaj, tzn. w obr

bie klasy) pomini

Jak definiować metody klasy?

Poza klas

trzeba u

operatora zakresu w nagłówku

void osoba::zapisz (int wiek, char *p_imi

, char *p_nazwisko) {

osoba::wiek=wiek;

// tu te

operator zakresu bo wiek przesłoni

strcpy(imi

, p_imi

);

strcpy(nazwisko, p_nazwisko);

}

Programowanie obiektowe

}

Metoda ma by

inline?

inline void osoba::wypisz()
{

cout<<"wiek: "<<wiek<<" imie: "<<imie<<

" nazwisko: "<<nazwisko<<"\n";

}

Jak definiować metody klasy?

Metody i zmienne zadeklarowane wewn

trz klasy s

widoczne od

pocz

tku definicji klasy oraz wewn

trz ciał funkcji zadeklarowanych

wewn

trz klasy

class A
{

public:

Programowanie obiektowe

public:

void wczytaj()
{

cin>>i;

// deklaracja zmiennej „i” jest wewn

trz klasy

wypisz();

// funkcja „wypisz” jest wewn

trz klasy

}
int i;
void wypisz();

};

Hermetyzacja (ang. encapsulation) oznacza poł

czenie danych i funkcji

w jednostk

programow

, zwan

obiektem

Zamkni

cie pewnego zestawu bytów programistycznych w “kapsuł

” o dobrze

okre

lonych granicach

Informacja o wewn

trznej budowie obiektu nie jest dost

pna poza jego

definicj

– oddzielenie specyfikacji obiektu (tak

e klasy) od implementacji

Podstawow

zalet

hermetyzacji jest mo

liwo

ść

zabezpieczenia danych przed

równoczesnym dost

pem ze strony ró

nych skladowych programu.

Hermetyzacja

Programowanie obiektowe

równoczesnym dost

pem ze strony ró

nych skladowych programu.

W tym celu wszystkie dane (pola w obiekcie) i zapisy instrukcji (metody w
obiekcie) dzieli si

na ogólnodost

pne (interfejs obiektowy) i wewn

trzne

(implementacja obiektu).

Dost

p do pól i metod wewn

trznych jest mo

liwy tylko za po

rednictwem

"ł

cza obiektowego" - pól i metod ogólnodost

pnych.

Wybrane pola i metody mo

na ukry

przed okre

lonymi (tak

e wszystkimi)

obiektami zewn

trznymi.

Hermetyzacja ma ogromne znaczenie dla przeno

ci programów i optymali-

zowania nakładów potrzebnych na ich modyfikacje.

Wpływa tak

e dodatnio na osi

ganie niezawodno

ci w projektach

programistycznych.

Dziedziczenie

Dziedziczenie (ang. inheritance) oznacza zwi

zek pomi

dzy klasami

obiektów, okre

laj

cy przekazywanie cech (pól i metod) z klasy do jej

podklas (klas pochodnych);

np. obiekt klasy Samochód dziedziczy wszystkie własno

ci (dane i

metody) okre

lone w ogólniejszej klasie Pojazd;

Mechanizm dziedziczenia słu

y w j

zykach obiektowych do odwzorowania

wyst

puj

cych cz

sto w naturze powi

typu generalizacja –

Programowanie obiektowe

wyst

puj

cych cz

sto w naturze powi

typu generalizacja –

specjalizacja (uszczegółowienie).

Umo

liwia programi

cie definiowanie potomków istniej

cych obiektów.

dy potomek dziedziczy przy tym (wszystkie lub wybrane) pola i metody

obiektu bazowego, lecz dodatkowo uzyskuje pewne pola i własno

unikatowe, nadaj

ce mu nowy charakter.

Typ takiego obiektu potomnego mo

e sta

z kolei typem bazowym do

zdefiniowania kolejnego typu potomnego.

Dziedziczenie jest podstawowym mechanizmem sprzyjaj

cym

ponownemu u

yciu i rozszerzaniu klas;

Koncepcja obiektowości - dziedziczenie

Pojazd

Koła

Kolor

Jedź

Broń

Rodzaj amunicji

Szybkostrzelność

Strzelaj

klasy

Programowanie obiektowe

Samochód

Koła

Kolor

Rodzaj paliwa
Jedź

Tankuj

WózBojowy

Koła

Kolor

Rodzaj amunicji

Szybkostrzelność

Jedź

Strzelaj

podklasy (klasy pochodne)

nowa

metoda

metody

dziedziczone

Polimorfizm:

liwo

ść

istnienia wielu funkcji o tej samej nazwie, powi

zana

z mo

liwo

wyboru konkretnej funkcji podczas wykonania

programu;

uto

samiany jest z przeci

ąŜ

aniem funkcji lub operatorów

(overloading);

Polimorfizm

Programowanie obiektowe

(overloading);

np. metoda Jed

inaczej b

dzie si

zachowywała dla

Samochodu a inaczej dla WozuBojowego;

zasi

g polimorfizmu ograniczony jest do poddrzewa hierarchii

dziedziczenia;

Polimorfizm

Polimorfizm umo

liwia tworzenie w klasach potomnych tzw. metod

wirtualnych, nazywaj

cych si

identycznie jak w typach bazowych,

lecz ró

cych si

od swych odpowiedników pod wzgl

dem

znaczeniowym.

Polimorfizm, stanowi

cy uzupełnienie dziedziczenia sprawia,

liwe jest pisanie kodu, który w przyszło

ci (na etapie wykonania

Programowanie obiektowe

liwe jest pisanie kodu, który w przyszło

ci (na etapie wykonania

programu) b

dzie wykorzystywany w warunkach nie daj

cych si

jeszcze przewidzie

dy obiektowy j

zyk programowania definiuje pewne ograniczenia

składniowe zwi

zane z u

ywaniem metod wirtualnych.

We wszystkich wypadkach dotycz

one sygnatury metody

(identyczna liczba parametrów formalnych, zgodno

ść

typów

odpowiadaj

cych sobie parametrów), a cz

sto tak

e typu wyniku

funkcji.

Funkcje nosz

ce takie same nazwy nazywamy funkcjami

przeci

ąŜ

onymi

Tworzenie funkcji przeci

ąŜ

onych nazywamy przeci

ąŜ

aniem funkcji

Wielokrotne stosowanie nazw - polimorfizm

Programowanie obiektowe

emy nazwy tej samej funkcji u

ywa

w wielu miejscach w

programie bez obawy o bł

dne działanie tego programu.

Języki programowania - klasyfikacja

Stricte obiektowe j

zyki programowania (OPL) – podstawow

jednostk

syntaktyczn

jest klasa obiektów:

Simula 67,

Smalltalk.

zyki programowania zorientowane obiektowo (OOPL) -

podstawow

jednostk

syntaktyczn

jest moduł (program, unit,

Programowanie obiektowe

podstawow

jednostk

syntaktyczn

jest moduł (program, unit,

package), w którym umieszczane s

definicje klas i deklaracje

obiektów:

C++,

Java,

Borland Pascal (Delphi),

TopSpeed Modula2,

ModSim II,

Visual C++,

Visual Basic.

Zastosowanie koncepcji obiektowości

zyki programowania (Simula, Smalltalk, C++, Java, Eiffel, Beta,

OO-COBOL, Ada, Object Pascal, Visual Basic i inne)

zyki te wprowadzaj

nowe poj

cia, bezpo

rednio odnosz

do obiektowo

ci, tzn. klasy, dziedziczenie, hermetyzacja i

polimorfizm;

Programowanie obiektowe

trudno

ci w projektowaniu i wypromowaniu nowego j

zyka

programowania skutkuj

tendencj

do rozszerzania

klasycznych j

zyków programowania w kierunku obiektowo

ci;

Ewolucja języków programowania

1950

1960

1970

1980

1990

2000

PL/I(66)

Ada(95)

Pascal(70)

Cobol(58)

Eiffel (86)

Ada(83)

Programowanie obiektowe

Fortran(54)

Java(96)

Basic(66)

C(72)

Pascal(70)

Algol(60)

Simula(67)

Smalltalk(80)

C++(89)

Eiffel (86)