Herança. Herança. Herança. Herança. Herança. Programação Orientada a Objetos

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1 e Ligação Dinâmica Programação Orientada a Objetos e Polimorfismo A é a contribuição original do paradigma de programação orientado a objetos Fundamentos chave do paradigma OO: Abstração de Dados A herança é um relacionamento entre classes Relacionamento do tipo é um Reinaldo Gomes reinaldo@cefet-al.br 2 3 Forma de reutilização de código Propriedades e métodos são herdados, evitando sua duplicação em várias classes similares Forma de generalização/especialização de tipos Várias classes podem ser generalizadas em uma classe que concentre todas as características comuns a todas elas Uma classe pode ser especializada em várias outras classes Pelo menos duas classes participam da herança 4 Papéis das classes que participam da herança: Superclasse: classe a partir da qual são herdadas as propriedades e métodos Subclasse: classe que herda as propriedades e métodos da superclasse Se uma classe herda de outra, então: Os objetos da subclasse possuem todas as propriedades de instância declaradas na superclasse Pode-se enviar para um objeto da subclasse uma mensagem cuja implementação esteja na superclasse 5 Exemplos de relacionamentos de herança no mundo real: Um carro é um veículo Um gerente é um funcionário Um homem é um mamífero Um mamífero é um animal Na POO a herança não é um relacionamento entre objetos, mas entre as classes destes objetos No mundo real, a herança algumas vezes é uma relação entre seres (o filho herda dos pais) 6 1

2 Definindo herança na UML: Declaração de herança em Java: Especialização Figura -pos: Ponto +setpos() public class Figura { private Ponto pos; public void setpos(ponto p) {... Quadrado -lado: int +draw() Triangulo -base: int -altura:int +draw() Circulo -raio: int +draw() Generalização public class Quadrado extends Figura { private int lado; public void draw() {... palavra reservada de Java 7 8 Declaração de herança em C++: class Figura { private: Ponto pos; Declaração de herança em Smalltalk: classname Figura superclass Object instance variable names pos public: void setpos(ponto p) {... class Quadrado:Figura { private: int lado; public: void draw() {... 9 setpos: p "Implementação de setpos" classname Quadrado superclass Figura instance variable names lado draw "Implementação de draw" 10 Efeito da herança sobre os objetos da subclasse: Figura f = new Figura(); Quadrado q = new Quadrado(); f pos q f.setpos(new Ponto(10,20)); q.setpos(new Ponto(30,40)); q.draw(); pos lado Operações perfeitamente válidas 11 Herdando o estado: Todos os objetos da subclasse terão uma cópia das variáveis de instância declaradas em todas as suas superclasses Herdando o comportamento: Todos os métodos de instância da superclasse também são métodos dos objetos das suas subclasses Ao enviar uma mensagem para um objeto da subclasse, a busca por um método começa na subclasse e se estende pelas superclasses 12 2

3 em Java Observe que: O encapsulamento private não impede que uma propriedade ou método seja herdado; entretanto, o acesso a estes membros é impedido na subclasse O nível de acesso protected permite que membros sejam invisíveis a outras classes, mas sejam visíveis às subclasses e às classes do mesmo pacote Java possui uma classe Object que é a raiz da árvore de classes da linguagem (não tem superclasse) Java só permite herança simples (apenas uma superclasse) 13 Sobrescrita de métodos Se uma subclasse implementa um método que já exista na superclasse dizemos que houve uma sobrescrita de método (override) Os métodos devem possuir a mesma assinatura A busca pelo método inicia-se e termina na subclasse O método sobrescrito pode chamar o método original da superclasse na sua implementação: super Neste caso, se a visibilidade o permitir Não confunda esse conceito com sobrecarga 14 Exemplo de sobrescrita: Implementação de Venda em Java Venda -data: Date +getdata(): Date +addproduto(produto) : real -juros: int -desconto: int Produto 0..n -preço: real -descriçao: String +getvalor() +setvalor(double) 15 public class Venda { private Produto produtos[]; private int numprodutos; private Date data; //Calcula o total bruto da conta double total = 0.0; for (int i=0; i<numprodutos ;i++) { total += produtos[i].getpreco(); return total; 16 Implementação de em Java: public class extends Venda { private int juros; return super.gettotal()*(1+juros/100.0); / A referência super aponta para o objeto corrente, mas faz a busca pelo método gettotal() começar na superclasse de Sem o super, a chamada seria recursiva! 17 Uma mensagem só é ligada a um método em tempo de execução ligação dinâmica Na ligação estática, a ligação entre a chamada de um subprograma e sua implementação é estabelecida em tempo de compilação Com a herança, não se sabe exatamente qual o método a ser invocado até que se conheça o tipo real do objeto (tipo dinâmico). Durante a compilação só temos o tipo das referências (tipo estático) 18 3

4 Considere o seguinte código: Ilustração de um objeto Caixa: public class Caixa { private Venda vendas[]; private int numvendas; caixa vendas Venda[ ] //Calcula o total do caixa double total = 0.0; for (int i=0; i<numvendas ;i++) { total += vendas[i].gettotal(); return total; 19 Caixa desconto juros juros desconto 20 Observe o código do gettotal() de Caixa: public class Caixa { double total = 0.0; for (int i=0; i<numvendas ;i++) { total += vendas[i].gettotal(); return total; Qual gettotal() será chamado aqui? -juros: int -desconto: int A ligação entre a mensagem vendas[i].gettotal() e o método gettotal() de uma das classes só é estabelecida em tempo de execução, quando o tipo do objeto em vendas[i] for conhecido Venda é o tipo de cada referência do arranjo vendas e serão os tipos efetivos dos objetos referenciados pelo arranjo Exemplo: Venda v = new (); tipo estático tipo dinâmico Polimorfismo Polimorfismo - poly(muitas) + morpho(formas) Há dois aspectos do polimorfismo Métodos de mesmo nome são definidos em várias classes, podendo assumir diferentes implementações Propriedade pela qual uma variável pode apontar objetos de diferentes classes em momentos distintos Como funciona? Um objeto que faz papel de interface serve de intermediário fixo entre o programa-cliente e os objetos que, de fato, irão executar as mensagens recebidas O programa-cliente não precisa saber da existência de outros objetos Objetos podem ser substituídos sem que os programas-cliente (que usam esta interface) sejam afetados 23 Objetos substituíveis Polimorfismo significa que um objeto pode ser usado no lugar de outro objeto 24 4

5 Programas extensíveis Novos objetos podem ser usados em programas que NÃO previam sua existência Garantia que métodos da interface existem nas classes novas Objetos de novas classes podem ser criados e usados (programa pode ser estendido durante a execução) Polimorfismo Exemplo do polimorfismo em métodos: Poligono Retangulo Triangulo Hexagono Polimorfismo Exemplo de polimorfismo em variáveis: Uma variável do tipo Poligono pode assumir a forma de Poligono, Triangulo, Retangulo, etc. Poligono p; p = new Poligono();... p = new Triangulo();... p = new Retangulo(); 27 Exemplo de uso de Polimorfismo Área de um arranjo de polígonos (sem polimorfismo): double areatotal() { double areatotal = 0; for (int i = 0; i < MAXPOLIG; ++i) { if (pol[i] instanceof Poligono) pol[i].areapoligono(); else if (pol[i] instanceof Triangulo) pol[i].areatriangulo(); continua 28 Exemplo de uso de Polimorfismo Área total sem polimorfismo: else if (pol[i] instanceof Retangulo) pol[i].arearetangulo(); else if (pol[i] instanceof Hexagono) pol[i].areahexagono(); return areatotal; 29 Exemplo de uso de Polimorfismo Área total com polimorfismo double areatotal() { double areatotal = 0; for (int i = 0; i < MAXPOLIG; ++I) poligono[i]. return areatotal; Rápido, enxuto e fácil de entender O acréscimo de uma nova subclasse de Poligono não altera nenhuma linha do código acima! 30 5

6 Benefícios do polimorfismo Legibilidade do código O mesmo nome para a mesma operação (método) facilita o aprendizado e melhora a legibilidade Código de menor tamanho Código mais claro, enxuto e elegante. Flexibilidade Pode-se incluir novas classes sem alterar o código que a manipulará O polimorfismo é implementado com o uso da ligação dinâmica Pode-se implementar classes que definem comportamentos genéricos A essência da superclasse é definida e pode ser parcialmente implementada Detalhes são definidos em subclasses especializadas Em geral, não podem ser instanciadas Em Java: Declara-se a classe com abstract Poupanca double taxa; credito(){.. debito(){.. rendejuros(){.. Conta String num; double saldo; credito(); debito(); saldo(){.. getnum(){.. ContaEspecial int limite; credito(){.. debito(){.. ContaBonus int bonus; credito(){.. debito(){.. Quando declarar uma classe abstract? Quando a classe representar um conceito abstrato e não fizer sentido instanciá-la Quando a classe for apenas um ponto de concentração para propriedades e métodos comuns a várias subclasses Quando a classe possuir pelo menos um método abstrato, deve ser obrigatoriamente abstrata reforçam uma decisão de projeto Exemplo: Poupanca Conta ContaEspecial public abstract class Conta { private String num; private double saldo; public class Poupanca extends Conta { //... Não produz instâncias ContaBonus 35 public class ContaEspecial extends Conta { //

7 Método abstrato: Método definido numa classe abstrata e sem implementação Sintaxe e semântica: O método é identificado com a palavra abstract Apenas a assinatura é declarada na classe abstrata Todas as subclasses concretas devem implementá-lo obrigatoriamente Usado para forçar as subclasses a terem um determinado comportamento 37 Exemplo de métodos abstratos: public abstract class Figura { public abstract void desenha(); public abstract double public class Quadrado extends Figura { public void desenha() {... public double area() { Programação Orientada a Objetos e Ligação Dinâmica e Polimorfismo Reinaldo Gomes reinaldo@cefet-al.br 7