Introdução à Programação. Conceitos Básicos de Orientação a Objetos

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1 Introdução à Programação Conceitos Básicos de Orientação a Objetos

2 Tópicos da Aula Aprenderemos fundamentos do paradigma orientado a objetos, mas antes veremos o que é paradigma Conceito de paradigma Diferentes paradigmas na computação Depois veremos o que é orientação a objetos Conceitos de orientação a objetos Programação orientada a objetos x Programação imperativa Estrutura de um programa orientado a objetos em C++ Construtores Criação de objetos Exemplo de aplicação orientada a objetos 2

3 Paradigmas de Programação Linguagens de programação são baseadas em vários conceitos: Tipos de dados, variáveis e armazenamento, controle, abstração de dados, abstração procedural, sistema de tipos,etc Diferentes seleções dos conceitos definem o estilo de programação ou Paradigma Afeta a forma de pensar em como escrever um programa A forma como estes conceitos são agrupados em uma linguagem de programação definem que paradigma é suportado por esta linguagem

4 Paradigmas de Programação Podemos encontrar 6 grandes paradigmas suportados pelas linguagens de programação: Imperativo Uso de comandos, variáveis e procedimentos Primeiras linguagens de programação são deste paradigma Ex: Fortran, Pascal, C, etc Orientação a Objetos Uso de classes, objetos, herança, polimorfismo, maior abstração de dados, encapsulamento (implementação) Evolução do paradigma imperativo Ex: Smalltalk, C++, Eiffel, Java, C#, etc

5 Paradigmas de Programação Funcional Uso de expressões e funções, ausência de variáveis e comandos Ex: ML, Haskell -- Exemplo em Haskell -- type factorial :: Integer -> Integer -- using recursion factorial 0 = 1 factorial n = n * factorial (n - 1)

6 Paradigmas de Programação Lógico Relações lógicas entre entradas e saídas, asserções Ex: Prolog, Mercury /* Exemplo em Prolog */ mother_child(trude, sally). /* fato */ father_child(tom, sally). father_child(tom, erica). sibling(x, Y) :- parent_child(z, X), parent_child(z, Y). parent_child(x, Y) :- father_child(x, Y). /* clausula*/ parent_child(x, Y) :- mother_child(x, Y).?- sibling(sally, erica). Yes

7 Paradigmas de Programação Concorrente Execução concorrente de processos, abstração de controle de sincronização (inter-processos, acesso a recursos, etc) Ex: Occam, Java, Concurrent C, etc Scripting Sistema de tipos dinâmica, abstração de processamento de Strings, suporte a interfaces gráficas Ex: Python, Java Script, Tcl

8 O que é Orientação a Objetos? É considerar que tudo é um objeto: Os sistemas são objetos Os dados manipulados e comunicados entre os sistemas são objetos Cada parte de um sistema (sub-sistema) é um objeto Os dispositivos eletrônicos são objetos A interface com o usuário é um objeto, composto de vários outros objetos... 8

9 Objeto Podemos definir objeto como uma entidade que possui: Estado Características ou propriedades do objeto Comportamento Operações que o objeto pode realizar O comportamento pode examinar ou alterar o estado de um objeto 9

10 Objeto DVD As operações que o DVD pode executar O estado atual do DVD; o que ele está fazendo... Fonte: 10

11 Objeto Conta Bancária Crédito O estado atual da conta Saldo Número 875, Débito Comportamento Operações que uma conta pode executar 11

12 Estados do Objeto Conta Comportamento neste caso mudou o estado do objeto conta Crédito(20) Crédito Crédito Crédito Crédito Saldo Número Saldo Número 875, , Saldo Número Saldo Número 895, , Débito Débito 12

13 Classe Classe é um agrupamento de objetos que têm propriedades comuns e podem realizar as mesmas operações É uma definição que descreve como objetos pertencentes à classe são estruturados internamente (quais propriedades e operações o objeto possui) Classe é um conceito e o objeto é uma instância deste conceito Portanto, podemos ter vários objetos pertencentes a mesma classe 13

14 Classe x Objeto Múltiplos objetos podem ser criados à partir da mesma classe Classe Conta Saldo Número Objeto conta1 Crédito Débito Objeto conta2 Crédito Crédito Crédito Crédito Saldo Número Saldo Número 1000, x 875, Saldo Número Saldo Número 875, , Débito Débito 14

15 Classe e Tipo Tipo é um conjunto de valores relacionados que são capazes de realizar as mesmas operações Ex: inteiro, caractere, Conta, Banco, etc Uma classe define um tipo: o tipo cujos elementos são objetos com as mesmas propriedades e comportamento 15

16 Atributo e Método (1) Atributo representa alguma propriedade do objeto O conjunto de atributos de um objeto determina o estado do objeto Um atributo pode conter um valor simples tal como um número real ou até outro objeto Método representa uma operação que um objeto pode fazer O conjunto de métodos de um objeto determina o comportamento do objeto 16

17 Atributo e Método (2) Crédito Atributos da conta Saldo Número 875, Débito Comportamento Métodos de uma conta 17

18 Relações entre Objetos Geralmente, um software é construído a partir de vários objetos (classes) que se relacionam As relações de Cliente e Herança são essenciais para a construção de programas Classe B é Cliente de classe A, se todo objeto de tipo B contiver informação sobre um ou mais objetos do tipo A Classe B é Herdeira de classe A, se B representa uma versão especializada de A Métodos e os atributos da classe A se tornam, também, parte da classe B Características e comportamento de A são passadas para B 18

19 Relação Cliente Objeto do tipo Banco têm vários objetos do tipo Conta Banco é cliente de Conta Objeto Banco1 Objeto Conta1 Cria nova Conta Crédito Crédito Crédito Nome Banco do Saldo Brasil 875,32 Conta Número Conta Conta Conta1 Conta Conta1 Saldo Número Saldo Número 895, , Transferência Débito 19

20 Relação Herança Classe Poupança é uma versão especializada de Conta Métodos e atributos são herdados Classe Conta Saldo Número Crédito Débito Classe Poupança Saldo Número Juros Crédito Débito 20

21 Utilizando OO para Desenvolver Programas Desenvolvimento de uma solução se torna mais fácil quando quebramos esta solução em módulos gerenciáveis Quando estamos programando, podemos desenvolver módulos separados, onde cada um é responsável por uma certa parte da solução Programação Modular OO facilita a programação modular Módulos são as classes e objetos 21

22 Algumas Considerações sobre OO Orientação a Objetos Modularidade Reusabilidade Extensibilidade Classe é uma entidade que combina 2 conceitos: Módulo e Tipo Módulo é um conceito sintático, pois a decomposição do sistema em módulos afeta somente a forma como o programa é escrito, não a funcionalidade dele Tipo é um conceito semântico, pois o tipo influencia diretamente a execução do sistema, definindo a forma dos objetos que são criados e manipulados pelo sistema em tempo de execução 22

23 OO e Linguagens de Programação Linguagens OO têm em objetos e classes seus elementos fundamentais para construção de programas Estruturas da linguagem permitem mapeamento direto dos conceitos de OO Porém, é possível fazer um programa OO em uma linguagem não OO É possível, também, fazer um programa que não seja OO em uma linguagem OO Conceito de Orientação a Objetos é independente da linguagem de programação 23

24 Linguagem C++ Criada por Bjarne Stroustrup em 1983 Pode ser vista quase como uma extensão da linguagem C para dar suporte a OO Embora quase tudo escrito em C seja compatível com C++, certos comandos podem ter comportamento diferente em C++ Dá suporte a vários conceitos de OO: Classe, Herança,Polimorfismo, Encapsulamento Ainda oferece suporte a tratamento de exceções e tipos genéricos Sintaxe da linguagem Java foi inspirada em C++ 24

25 Um Programa Imperativo... Contém Uma função principal, por onde começa a execução do programa Várias funções auxiliares, para modularizar, dividir o código em partes Importação de bibliotecas de funções Pode ainda conter: Definição de tipos estruturados

26 Um Programa Orientado a Objetos... Tem a classe como a sua construção fundamental : Um programa é constituído de uma ou mais classes Que podem ter sido importadas de uma biblioteca de classes Uma classe contém um ou mais atributos e métodos Um método é composto de instruções 26

27 Ao Invés de Estruturas, Classes! Classe Estrutura Estrutura Função 1 Função 2 Função 3 Define um tipo, com funções que operam sobre este tipo Função 1 Função 2 Função 3

28 Programação Imperativa x Programação OO Programação Imperativa tem como elementos principais os procedimentos (funções) Programação OO tem como elementos principais as classes Estrutura + funções = classe Programação OO ainda utiliza : Herança Encapsulamento Polimorfismo Veremos depois! 28

29 Implementando o Tipo Conta com Programação Imperativa struct Conta{ double saldo; char numero[11]; char agencia[11]; }; Primeiro passo é definir um tipo estruturado Conta 29

30 Implementando as Funções do Tipo Conta Passa-se estrutura (ou endereço de estrutura) como parâmetro void creditar(struct Conta *c,double v){ c->saldo = c->saldo + v; } Depois se define as funções que operam sobre o tipo Conta creditar debitar getsaldo criaconta 30

31 Implementando as Funções do Tipo Conta void debitar(struct Conta *c,double v){ if (v <= c->saldo) c->saldo = c->saldo - v; } double getsaldo(struct Conta *c){ return c->saldo; } 31

32 Implementando as Funções do Tipo Conta struct Conta* criaconta(char *num, char* ag) { struct Conta *retorno; retorno = (struct Conta *) malloc (sizeof(struct Conta)); if (retorno == NULL){ printf( Erro na alocação de memória! ) } else { strcpy(retorno->numero, num); strcpy(retorno->agencia, ag); retorno->saldo = 0; } return retorno; } Alocando dinamicamente uma estrutura 32

33 Usando o Tipo Conta em Programação Imperativa int main() { struct Conta *conta1; conta1 = criaconta( , 007-x ); if (conta1 == NULL){ printf( Erro na alocação de memória! ) } else { creditar(conta1,300); printf( Saldo da conta = %lf\n,getsaldo(conta1)); debitar(conta1,200); printf( Saldo da conta = %lf\n,getsaldo(conta1)); } return 0; } 33

34 Implementando o Tipo Conta com Programação OO (C++) class Conta{ Atributos private: double saldo; char numero[11]; char agencia[11]; Métodos public: void creditar(double v); void debitar(double v); double getsaldo(); Conta(char* num, char* ag); }; Primeiro passo é definir a classe Conta Atributos e Métodos Construtor 34

35 Implementando os Métodos do Tipo Conta Indica que método faz parte da classe Conta void Conta::creditar(double v){ saldo = saldo + v; } saldo é um atributo que foi definido na classe Conta Não precisa passar objeto como parâmetro! 35

36 Implementando os Métodos do Tipo Conta void Conta::debitar(double v){ if (v <= saldo) saldo = saldo - v; } double Conta::getSaldo(){ return saldo; } 36

37 Construtor Tipo especial de método que é chamado no ato de criação de um objeto da classe desejada Importante para fazer algumas inicializações no objeto Uma classe pode ter mais de um construtor O que diferencia um construtor do outro é a ordem e/ou tipo e/ou quantidade de parâmetros Em C++, deve ter o mesmo nome da classe Não possui tipo de retorno Não é obrigatório definir um construtor Existe em C++ um construtor default sem parâmetros 37

38 Implementando o Construtor do Tipo Conta Conta::Conta(char *num, char* ag) { strcpy(numero, num); strcpy(agencia, ag); saldo = 0; } 38

39 Usando o Tipo Conta em Programação OO #include <iostream> using namespace std; int main() { Conta *c; c = new Conta( , 007-x ); if (c == NULL){ printf( Erro na criação do objeto! ) } else { c->creditar(300); } cout<<"conta tem saldo = " << c->getsaldo() << endl; c->debitar(200); cout<<"conta tem saldo = " << c->getsaldo() << endl; } return 0; Comando para criar objeto de uma classe em tempo de execução (dinamicamente) Para chamar método a partir de uma referência para um objeto Para imprimir na tela 39

40 Criação Dinâmica de Objetos Em linguagens OO, escrevemos programas utilizando objetos Mas, primeiro, temos que criá-los... Para criar um objeto em C++ dinamicamente utilizamos o comando new new Conta(...); Palavra reservada ordenando a criação de um objeto Construtor do objeto a ser criado 40

41 Avaliação do operador new Para avaliar uma expressão do tipo new NomeDaClasse(); o computador... Cria um objeto da classe NomeDaClasse e armazena na sua memória Inicializa os atributos deste objeto usando o construtor desta classe Devolve como resultado da avaliação uma referência (endereço da memória) para o objeto criado 41

42 Criando um objeto dinamicamente... new Conta( 12-3,11-2 ); id Cria o objeto na memória 2. Inicializa o objeto 3. Associa um endereço ao objeto 4. Devolve o endereço como resultado da avaliação 42

43 Construtores e new Podemos ter mais de um construtor para um determinado objeto A escolha do construtor para inicializar os atributos é determinada pela lista de argumentos, entre parênteses new NomeDaClasse(argumentos) O número, ordem e tipos dos argumentos determina o construtor 43

44 Referências para objetos Todo acesso e manipulação é feito indiretamente, através de uma referência (endereço) para o objeto Quando declaramos uma variável do tipo ponteiro para um objeto, ela não armazena o objeto e sim uma referência para um objeto daquele tipo Conta* conta1 = new Conta( 12-3, 11-2 ); A referência para o objeto O objeto conta1 armazena este valor id305 A referência funciona como a identidade do objeto 44

45 Referências e identidade de um objeto id Objetos diferentes, mas com o mesmo conteúdo (clones) id id Referências diferentes objetos diferentes 45

46 Considerações sobre Criação de Objetos Os valores dos atributos (estado) de um objeto podem mudar durante a execução de um programa, mas isso não afeta a identidade do objeto O ato de criar um objeto é chamado de instanciar um objeto de uma determinada classe 46

47 Criação Estática de Objetos C++ permite também a criação estática (em tempo de compilação) de objetos No ato da declaração de uma variável do tipo de uma classe, objeto é criado Na declaração deve-se passar argumentos do construtor Conta c( 12-3, 11-2 ); Tipo da variável c é Conta Argumentos do construtor 47

48 Usando Criação Estática de Objetos do Tipo Conta Declaração para instanciar objeto em tempo de compilação #include <iostream> using namespace std; int main() { Conta c( , 007-x ); c.creditar(300); cout<<"conta tem saldo = " << c.getsaldo() << endl; c.debitar(200); cout<<"conta tem saldo = " << c.getsaldo() << endl; } return 0; Utiliza-se operador. para utilizar os métodos do objeto criado estaticamente 48