Parte IV. Linguagens de Programação. Relembrando da Última Aula... Herança. Herança. Hierarquia de Classes. Prof. Miguel Elias Mitre Campista

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1 Linguagens de Programação Parte IV Prof. Miguel Elias Mitre Campista Introdução à Programação em (Continuação) Relembrando da Última Aula... Sobrearga de operadores Mais exemplos de programação orientada a objetos... Herança Criação de uma nova lasse de uma lasse existente Absorve os dados e os omportamentos da lasse existente Aprimora os dados e os omportamentos om novas apaidades Herança Classe derivada herda da lasse base Grupo mais espeializado de objetos Comportamentos herdados da lasse base Os quais podem ser personalizados E outros omportamentos Reuso de software Failita implementação e utiliza ódigo já depurado Hierarquia de Classes Classe original Chamada de lasse base Classe nova Chamada de lasse derivada Outras linguagens dão nomes diferentes Ex.: Java hama de superlasse e sublasse 1

2 Hierarquia de Classes Classe base direta É herdada expliitamente (de um nível aima da hierarquia) Classe base indireta É herdada de dois ou mais níveis da hierarquia Hierarquia de Classes Herança simples Herda de uma lasse base Herança múltipla Herda de múltiplas lasses base Classes base possivelmente não relaionadas Herança múltipla Herança direta Herança indireta Herança simples publi Três Tipos de Herança Todo objeto da lasse derivada é também um objeto da lasse base Os objetos da lasse base não são objetos das lasses derivadas Ex.: Todos os arros são veíulos, mas nem todos os veíulos são arros Três Tipos de Herança private Uma alternativa à omposição proteted Esse tipo de herança é raramente utilizado É possível aessar membros não-private da lasse base Para aessar membros private da lasse base A lasse derivada deve usar funções-membro não-private herdadas Abstração É um versus Tem um Os programadores onentram-se em Aspetos omuns entre objetos no sistema Dessa forma, lasses base podem ser onstruídas apenas de maneira mais abstrata possível Os detalhes podem ser deixados para as lasses derivadas implementarem É um Herança O objeto da lasse derivada pode ser tratado omo um objeto da lasse base Ex.: O arro é um veíulo» As propriedades/omportamentos de veíulos também se apliam a um arro Tem um Composição O objeto ontém um ou mais objetos de outras lasses omo membros Ex.: O arro tem (uma) direção 2

3 Reomendações de Engenharia de Software Funções-membro de uma lasse derivada Não podem aessar diretamente os membros private da lasse base Se uma lasse derivada pudesse aessar os membros private de sua lasse base As lasses que herdam dessa lasse derivada também poderiam aessar os dados da lasse base Isso propagaria aesso a variáveis privadas e os benefíios da oultação de informações seriam perdidos Classes Base e Derivadas O objeto de uma lasse é um objeto de outra lasse Ex.: O retângulo é um quadrilátero A lasse Retângulo herda da lasse Quadrilátero Quadrilátero é a lasse base Retângulo e Losango são as lasses derivadas Losango Quadrilátero Retângulo Classes Base e Derivadas Classes Base e Derivadas A lasse base em geral representa um onjunto maior de objetos que as lasses derivadas Ex.: Classe base: Vehile Inlui arros, aminhões, baros, biiletas et. Classe derivada: Car Um subonjunto menor e mais espeífio de veíulos Classes Base e Derivadas Classes Base e Derivadas Hierarquia de herança Relaionamentos de herança: Estrutura hierárquia do tipo árvore Cada lasse torna-se Uma lasse base Fornee dados/omportamentos a outras lasses OU Uma lasse derivada Herda dados/omportamentos de outras lasses 3

4 Classes Base e Derivadas Classes Base e Derivadas Relação é-um Herança publi É espeifiada om: lass TwoDimensionalShape : publi Shape A lasse TwoDimensionalShape herda da lasse Shape Membros private da lasse base Não podem ser aessados diretamente Ainda assim são herdados Manipulados por meio das funções-membro publi herdadas Classes Base e Derivadas Herança publi Membros publi e proteted da lasse base São herdados om o mesmo aesso do membro original Funções friend Não são herdadas Membros proteted Aesso proteted Nível intermediário de proteção entre publi e private Os membros proteted podem ser aessados por: Membros da própria lasse base Funções friend da própria lasse base Membros da lasse derivada Funções friend da lasse derivada Membros proteted Membros da lasse derivada Podem aessar membros publi e proteted da lasse base Podem simplesmente usar o nome dos membros Membros da lasse base redefinidos nas lasses derivadas Podem ser aessados por meio do nome da lasse base e do operador binário de resolução de esopo (::) Ex.: Base::membro_de_dados Relaionamento entre Classes Bases e Derivadas Hierarquia de herança Ex.: CommissionEmployee/BasePlusCommissionEmployee CommissionEmployee Nome, sobrenome, SSN, taxa de omissão, quantidade de vendas brutas BasePlusCommissionEmployee Nome, sobrenome, SSN, taxa de omissão, quantidade de vendas brutas E adiionalmente: salário-base 4

5 Criando e Utilizando uma Classe CommissionEmployee x Classe CommissionEmployee Arquivo de abeçalho CommissionEmployee Espeifia serviços públios Construtor Funções get e set Funções-membro earnings e print Arquivo de ódigo-fonte CommissionEmployee Espeifia definições das funções-membro Primeiro Exemplo de Herança em x Primeiro Exemplo de Herança em Primeiro Exemplo de Herança em 5

6 Primeiro Exemplo de Herança em Criação SEM Herança da Classe BasePlusCommissionEmployee Classe BasePlusCommissionEmployee Grande parte do ódigo é semelhante a CommissionEmployee Membros de dados private Métodos publi Construtor Adições Membro de dados private basesalary Métodos setbasesalary e getbasesalary Criação SEM Herança da Classe BasePlusCommissionEmployee Classe BasePlusCommissionEmployee Grande parte do ódigo é semelhante a CommissionEmployee Membros de dados private Métodos publi Construtor Adições Membro de dados private basesalary Métodos setbasesalary e getbasesalary Como riar a lasse BasePlusCommissionEmployee sem utilizar herança? Segundo Exemplo de Herança em 6

7 Segundo Exemplo de Herança em Vantagens do Uso de Herança Copiar e olar ódigo de uma lasse para a outra pode espalhar erros por múltiplos arquivos de ódigo-fonte Para evitar a dupliação de ódigo (e possivelmente erros), utilize a herança, em vez do método opiar e olar Em situações em que voê quer que uma lasse absorva os membros de dados e as funções-membro de outra lasse Vantagens do Uso de Herança Com a herança, os membros de dados e as funçõesmembro omuns a todas as lasses na hierarquia são delarados em uma lasse base Quando esses reursos omuns requerem mudanças, as alterações são feitas somente na lasse base As lasses derivadas herdam as alterações Sem a herança, as alterações preisariam ser feitas em todos os arquivos de ódigo-fonte que ontêm uma ópia do ódigo em questão Criação de uma Hierarquia de Herança Classe BasePlusCommissionEmployee Derivada da lasse CommissionEmployee É uma CommissionEmployee Herda todos os membros publi O onstrutor nuna é herdado Usa a sintaxe iniializadora da lasse base para iniializar membros de dados Adiiona o membro de dados basesalary 7

8 Tereiro Exemplo de Herança em Tereiro Exemplo de Herança em Tereiro Exemplo de Herança em Tereiro Exemplo de Herança em Sintaxe para iniialização da lasse base que utiliza iniialização de membro para passar argumentos para o onstrutor da lasse base Tenta aessar dados privados da lasse base diretamente... Tereiro Exemplo de Herança em Tereiro Exemplo de Herança em 8

9 Erro de Compilação Construtor da lasse derivada hamar onstrutores de lasses base om argumentos inonsistentes Número ou tipo de parâmetros errados dos espeifiados nas definições dos onstrutores das lasses base Em um onstrutor de lasse derivada, iniializar os objetos-membro e invoar onstrutores de lasses base expliitamente na lista de iniializadores de membro impede a iniialização dupliada de um onstrutor-padrão da lasse base Caso o onstrutor-padrão não exista, há erro de ompilação Criação de uma Hierarquia de Herança Inlusão do arquivo de abeçalho da lasse base O arquivo de abeçalho da lasse base deve ser inluído no arquivo de abeçalho da lasse derivada por três motivos: O ompilador deve saber que a lasse base existe O ompilador deve onheer o tamanho dos membros de dados herdados O ompilador deve garantir que os membros da lasse herdada sejam utilizados apropriadamente Criação de uma Hierarquia de Herança Uso de dados proteted Permite que a lasse BasePlusCommissionEmployee aesse diretamente os membros de dados da lasse base Os membros proteted da lasse base são herdados por todas as suas lasses derivadas Boa prátia de programação... Em primeiro lugar, delare os membros publi, em segundo, os membros proteted e, por último, os membros private Quarto Exemplo de Herança em 9

10 Quarto Exemplo de Herança em Quarto Exemplo de Herança em Quarto Exemplo de Herança em Uso de Membros de Dados proteted Vantagens A lasse derivada pode modifiar valores diretamente Evita a sobrearga de hamada de método set/get Aumenta ligeiramente o desempenho 10

11 Uso de Membros de Dados proteted Desvantagens Não há verifiação de validação A lasse derivada pode atribuir valores inválidos Depende da implementação As funções da lasse derivada são provavelmente mais dependentes da implementação da lasse base Alterações na implementação da lasse base podem provoar alterações na lasse derivada O software é dependente Uso de Membros de Dados proteted É apropriado utilizar o espeifiador proteted quando uma lasse base tiver de forneer um serviço (uma função-membro) apenas a suas lasses derivadas (e friends) Não a outros lientes Delarar membros de dados de lasse base omo private (em vez de delará-los proteted) permite aos programadores alterarem a lasse base Sem alterar as implementações de lasse derivada Uso de Membros de Dados proteted Deve-se evitar inluir membros de dados proteted em uma lasse base Em vez disso, funções-membro não-private devem ser usadas para aessar membros de dados private, assegurando que o objeto mantenha um estado onsistente Hierarquia de Herança Utilizando Dados private Reexamine a hierarquia Use a melhor prátia de engenharia de software Delare os membros de dados omo private Forneça as funções get e set publi Use o método get para obter os valores dos membros de dados Quinto Exemplo de Herança em 11

12 Quinto Exemplo de Herança em Hierarquia de Herança Utilizando Dados private Utilizar uma função-membro para aessar o valor de um membro de dados é um pouo mais lento que aessar os dados diretamente Quinto Exemplo de Herança em Entretanto, os atuais ompiladores são projetados para realizar otimizações impliitamente (omo oloar inline as hamadas de funções-membro get e set) Em deorrênia disso, os programadores devem esrever ódigo que obedeça aos prinípios apropriados de engenharia de software e deixar questões de otimização para o ompilador Quinto Exemplo de Herança em Hierarquia de Herança Utilizando Dados private Quando uma função-membro de lasse base é redefinida por uma lasse derivada, a versão da lasse derivada frequentemente hama a versão da lasse base para fazer o trabalho adiional Não utilizar o operador :: prefixado om o nome da lasse base provoa reursão infinita BasePlusCommissionEmployee::print () onst { out << "Base salary" << endl; } print (); // Reursão infinita! out << "\nbase salary: " << basesalary; 12

13 Hierarquia de Herança Utilizando Dados private Inluir uma função-membro da lasse base om uma assinatura diferente na lasse derivada... Oulta a função da lasse base Tentativas de hamar a versão da lasse base pela interfae publi de um objeto da lasse derivada provoam erros de ompilação lass Base { publi:... void print ();... }; lass Derivada : publi Base { publi:... void print (int);... }; int main () { Derivada d; d.print ();... } Hierarquia de Herança Utilizando Dados private Inluir uma função-membro da lasse base om uma assinatura diferente na lasse derivada... Oulta a função da lasse base Tentativas de hamar a versão da lasse base pela interfae publi de um objeto da lasse derivada provoam erros de ompilação lass Base { publi:... void print ();... }; lass Derivada : publi Base { int main () { publi: Derivada d;... d.print (); void print (int); X Erro } de ompilação! }; Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Instaniando um objeto de lasse derivada Cadeia de hamadas de onstrutor O onstrutor de lasse derivada invoa o onstrutor de lasse básia Impliitamente ou expliitamente Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Instaniando um objeto de lasse derivada Cadeia de hamadas de onstrutor Base da hierarquia de herança Último onstrutor hamado na adeia, mas primeiro a terminar a exeução Ex.: Hierarquia CommissionEmployee/BasePlusCommissionEmployee» CommissionEmployee é o onstrutor hamado por último e o primeiro a terminar a exeução Iniializando membros de dados Cada onstrutor de lasse base iniializa os respetivos membros de dados herdados pela lasse derivada 13

14 Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Quando um programa ria um objeto de lasse derivada O onstrutor da lasse derivada hama imediatamente o onstrutor da lasse base O orpo do onstrutor da lasse base exeuta Em seguida, os iniializadores de membro da lasse derivada exeutam Por fim, o orpo do onstrutor da lasse derivada exeuta Esse proesso oloa a hierarquia em asata se ela ontiver mais de dois níveis Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Destruindo um objeto de lasse derivada Cadeia de hamadas de destrutor Ordem inversa da adeia de onstrutor Primeiro, o destrutor de um objeto de lasse derivada é hamado O destrutor da lasse derivada só invoa o destrutor da lasse base seguinte no nível superior da hierarquia após o término de sua tarefa Continua até que o destrutor da lasse base no topo da hierarquia seja hamado Depois do destrutor da lasse base no topo, o objeto é removido da memória Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Construtores, destrutores e operadores sobrearregados de atribuição definidos na lasse base Não são herdados pelas lasses derivadas! Construtores e Destrutores em Classes Derivadas Criação de um objeto de uma lasse derivada em que tanto a lasse base quanto a lasse derivada ontenham objetos de outras lasses Construtores para os objetos-membro da lasse base exeutam primeiro, em seguida o onstrutor da lasse base, os onstrutores para os objetos-membro da lasse derivada e o onstrutor da lasse derivada exeutam Os destrutores dos objetos da lasse derivada são hamados na ordem inversa de seus onstrutores orrespondentes Sexto Exemplo de Herança em 14

15 Sexto Exemplo de Herança em Sexto Exemplo de Herança em Sexto Exemplo de Herança em Sexto Exemplo de Herança em Sexto Exemplo de Herança em 15

16 Sexto Exemplo de Herança em Herança publi, proteted e private Herança publi Membros publi da lasse base Se tornam membros publi da lasse derivada Membros proteted da lasse base Se tornam membros proteted da lasse derivada Herança publi, proteted e private Herança proteted (não é um relaionamento é um ) Membros publi e proteted da lasse base Se tornam membros proteted da lasse derivada Herança private (não é um relaionamento é um ) Membros publi e proteted da lasse base Se tornam membros private da lasse derivada Membros private da lasse base Não podem ser aessados Esreva um programa que implemente a lasse Cadastro que possui nome e idade omo atributo e oferee omo métodos públios funções do tipo get para obter os valores desses atributos. Implemente ainda a lasse PubCadastro que herda os métodos e atributos da lasse Cadastro e ainda adiiona o atributo trabalho e um método públio para aessar o novo atributo.? 16

17 E se fosse riada uma lasse que herdasse em modo private? 17

18 Exemplo 2 Exemplo 2 Esreva um programa que implemente a lasse Cadastro que possui nome e idade omo atributo e oferee omo métodos públios funções do tipo get para obter os valores desses atributos. Implemente ainda a lasse Senha que possui o atributo senha e uma função get. Por fim, implemente a lasse PubCadastro que herda os métodos e atributos da lasse Cadastro e Senha e ainda adiiona o atributo trabalho e um método públio para aessar o novo atributo.? 18

19 Exemplo 2 Exemplo 2 Exemplo 2 Exemplo 2 Exemplo 2 Leitura Reomendada Capítulos 12 do livro Deitel, How to Program, 5th edition, Editora Prentie Hall,