Programação Orientada a Objetos HERANÇA E COMPOSIÇÃO

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1 Programação Orientada a Objetos HERANÇA E COMPOSIÇÃO Renato Dourado Maia Universidade Estadual de Montes Claros Engenharia de Sistemas

2 Na Última Aula... Considere a definição de um tipo como Shape, a ser utilizado em um sistema gráfico. O sistema deve suportar círculos, triângulos e quadrados: class Point { /*... */}; class Color{ /*... */}; enum Kind { circle, triangle, square }; class Shape { Kind k; Point center; Color col; public: void draw( ); void rotate(float ang); //... }; void Shape :: draw( ) { switch (k) { case circle: // desenha o circulo break; case triangle: // desenha o triangulo break; case square: // desenha o quadrado break; } // end switch } 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 2/26

3 Na Última Aula... Problemas: Funções como draw() precisam conhecer todos os tipos de Shape que possam existir... A função deve ser modificada toda vez que um novo Shape for adicionado ao sistema: O código de draw é aumentado a cada inclusão de um Shape diferente. Na realidade, todas as funções que trabalham com shapes terão que ser examinadas e modificadas! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 3/26

4 Na Última Aula... Problemas: Um novo Shape poderá ser adicionado apenas no caso de se ter acesso ao código fonte de todas as operações... A parte de dados de Shape tem que ser escolhida de maneira que acomode todas as possíveis representações de uma forma, seja ela qual for... 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 4/26

5 Na Última Aula... Pensando na solução: Uma saída está em se agrupar o que é comum a todas as Shapes (elas possuem uma forma, uma cor, podem ser desenhadas, giradas, etc) em uma classe, e as propriedades e métodos específicos de triângulos, círculos e demais shapes em classes derivadas: Isso já foi visto: herança! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 5/26

6 Pensando na solução: Na Última Aula... S hape draw() Circ le S quare Triangle draw() draw() draw()() 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 6/26

7 Problema da solução: Seja o código a seguir: Na Última Aula... class Shape { //... public: void draw( ) { cout << Shape::draw ; } }; class Triangle : public Shape { //... public: void draw( ) { cout << Triangle::draw ;} }; void teste(shape & a) { a.draw(); } int main() { Triangle t; teste(t); // Vai chamar draw de Shape! E não de Triangle! } 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 7/26

8 Na Última Aula... E agora, quem poderá nos ajudar? 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 8/26

9 O Chapolim Colorado? O POLIMORFISMO É A SOLUÇÃO! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 9/26

10 Polimorfismo A Solução A solução anterior só funciona em C++ se forem introduzidas as funções virtuais, que adiam a ligação entre o objeto e a função chamada para o tempo de execução: Isso permite o Polimorfismo... 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 10/26

11 Polimorfismo A Solução S hape < <virtual>> draw() Circ le S quare Triangle <<virtual>> draw() <<virtual>> draw() <<virt ual>> draw()() 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 11/26

12 Polimorfismo A Solução class Shape{ //... virtual void draw( ); }; class Triangle : public Shape { //... virtual void draw( ); // virtual é opcional }; void teste(shape & a) { a.draw(); } int main() { Triangle t; teste(t); // Agora, chama draw de Triangle! } 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 12/26

13 Polimorfismo A Solução Sempre que o código original da função virtual na classe base não implementa a lógica que for desejada na classe derivada, basta implementar uma nova função, com o mesmo protótipo, na classe derivada. 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 13/26

14 Tabela de Funções Virtuais Como o programa pode fazer a ligação objeto/função em tempo de execução? 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 14/26

15 Exemplo: Tabela de Funções Virtuais class ClBase{ public: virtual void f1(int); virtual void f2(); int f3(); }; class ClDeriv : public ClBase { public: void f2(); int f3(); // Não deveria estar fazendo isso! virtual int f4(float); }; 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 15/26

16 Tabela de Funções Virtuais TFV de ClBase f1 f2 TFV de ClDeriv f1 f2 f4 void ClBase :: f1(int) {... } void ClBase :: f2() {... } void ClDeriv :: f2(int) {... } void ClDeriv :: f4(float) {... } f3() não é virtual. Ela foi sobrecarregada em ClDeriv, mas não se pode identificar a chamada em tempo de execução, porque ela não está na tabela de funções virtuais. 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 16/26

17 Funções Virtuais Por que não se escolheu fazer todas as funções virtuais em C++? 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 17/26

18 Funções Virtuais Em Java, todas as funções são virtuais. Por que em C++ as funções não são automaticamente virtuais, sendo necessário especificar aquelas para as quais se quer comportamento polimórfico? 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 18/26

19 Funções Virtuais Questões associadas à eficiência do código: Se não forem utilizadas funções virtuais, não haverá o o- verhead associado a elas: Tabela de funções virtuais, mais um ponteiro para a tabela por objeto. Stroustrup: If you don t use it, you don t pay for it. Se todas as funções fossem virtuais, não poderia existir o conceito de funções inline... 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 19/26

20 Construtores e Destrutores Construtores não podem ser funções virtuais Quando um objeto que contém funções virtuais é criado, seu ponteiro para a tabela de funções virtuais precisa ser inicializado corretamente. Isso deve ser efetuado antes que haja a possibilidade de se chamar qualquer função virtual. Essa é uma atividade realizada pelo construtor: O compilador (secretamente) insere código no início do construtor para realizar essa tarefa. 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 20/26

21 Construtores e Destrutores Lembre-se de que, quando se constrói um objeto de uma classe derivada, o construtor da classe base também é executado. Porém, podem-se chamar funções virtuais dentro dos construtores: A função que será executada é correspondente à parcela do objeto que está sendo construída naquele momento, ou seja, se a função é chamada dentro do construtor da classe base, a função virtual que será executada será a da classe base! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 21/26

22 Construtores e Destrutores Se o polimorfismo vai ser utilizado, os destrutores devem ser virtuais! class Base { //Código com problema: destrutor de Base não virtual public : ~Base() {cout << "\n\tdestruindo a Parte da Base!";} }; class Derivada : public Base { public : ~Derivada() {cout << "\n\tdestruindo a Parte da Derivada!";} }; int main() { Derivada deriv; Base * ptrbase = new Base; cout << "\ndeleta ObjBase : "; delete ptrbase; ptrbase = new Derivada; cout << "\ndeleta ObjDeriv : "; delete ptrbase; return 0; } Resultado problemático: Deleta ObjBase : Destruindo a Parte da Base! Deleta ObjDeriv : Destruindo a Parte da Base! Destruindo a Parte da Derivada! Destruindo a Parte da Base! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 22/26

23 Construtores e Destrutores Se o polimorfismo vai ser utilizado, os destrutores devem ser virtuais: Se forem alocados objetos da classe derivada a partir de ponteiros da classe base com destrutores não virtuais, somente o destrutor da Parte Base é chamado, apesar de ptrbase estar apontando, no segundo caso, para um objeto da classe Derivada. Repetindo: o destrutor deve ser virtual para que o comportamento seja como o esperado. 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 23/26

24 Construtores e Destrutores Se o polimorfismo vai ser utilizado, os destrutores devem ser virtuais! class Base { public : virtual ~Base() {cout << "\n\tdestruindo a Parte da Base!";} }; int main() { Derivada deriv; Base * ptrbase = new Base; cout << "\ndeleta ObjBase : "; delete ptrbase; ptrbase = new Derivada; cout << "\ndeleta ObjDeriv : "; delete ptrbase; return 0; } Resultado: Deleta ObjBase : Destruindo a Parte da Base! Deleta ObjDeriv : Destruindo a Parte da Derivada! Destruindo a Parte da Base! Destruindo a Parte da Derivada! Destruindo a Parte da Base! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 24/26

25 Importante Esta apresentação é uma adaptação do material originalmente desenvolvido pelo professor Renato Cardoso Mesquita, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Minas Gerais. 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 25/26

26 That's All Folks! 24/08/15 Programação Orientada a Objetos Renato Dourado Maia 26/26