Implementando classes em C# Curso Técnico Integrado em Informática Fundamentos de Programação

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1 Implementando classes em C# Curso Técnico Integrado em Informática Fundamentos de Programação

2 Introdução Além de utilizar as classes presentes na biblioteca padrão, programadores podem definir suas próprias classes Cada classe criada representa um novo tipo de dado que pode ser utilizado na criação de variáveis (objetos) e nos argumentos e retornos dos métodos São definidas com o auxílio da instrução class Os membros de uma classe são seus atributos e seus métodos Atributos são variáveis que armazenam os dados (estado) do objeto Métodos representam as ações que o objeto pode realizar 2

3 Exemplo - Atributos Supondo que precisamos de objetos que representem frações matemáticas Vamos descobrir como deve ser a classe Fracao a partir do código que manipula suas instâncias (objetos) É fácil deduzir que um objeto fração deve armazenar seus valores de numerador e denominador O código da classe não deve permitir que o denominador da fração assuma zero como valor 3

4 Fracao f = new Fracao(); Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador; 4

5 Fracao f = new Fracao(); Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador; Atributos de tipo numérico são inicializados com valor padrão igual a zero. Atributos do tipo booleano são inicializados com false. Atributos do tipo objeto são inicializados com null. 5

6 Fracao f = new Fracao(); Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador; Desta forma, a execução do programa imprime a fração 0/0 6

7 Fracao f = new Fracao(); Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador = 1; Agora o atributo denominador é inicializado com valor igual a 1 e portanto o programa imprime 0/1 7

8 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.denominador = 5; Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador = 1; 8

9 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.denominador = 5; Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; public int denominador = 1; Aqui o programa altera os valores dos atributos. Logo, a fração impressa é 2/5 9

10 Ops, temos um problema!! Note que a implementação atual permite que o atributo denominador receba o valor zero após a criação do objeto class Teste{ Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.denominador = 0; Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); 10

11 Visibilidade de membros Cada membro possui uma visibilidade que indica por quem o membro pode ser acessado Visibilidade pública: qualquer trecho de código tem acesso ao membro Visibilidade privada: somente o código da própria classe tem acesso ao membro 11

12 Visibilidade de membros Atributos geralmente são declarados como privados e métodos como públicos O objetivo da visibilidade privada é esconder os detalhes internos de implementação da classe Assim o usuário somente se preocupa com a interface da classe (princípio do encapsulamento) O uso da visibilidade privada em atributos força a utilização de métodos, os quais permitem a realização de validações, garantindo a coerência do estado interno do objeto Para impedir que uma fração tenha denominador igual a zero devemos impedir o acesso direto ao atributo tornando-o privado A leitura e alteração do atributo serão realizadas por métodos 12

13 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.denominador = 5; Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; private int denominador = 1; 13

14 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.denominador = 5; Console.Write(f.numerador + "/" + f.denominador); public int numerador; private int denominador = 1; Como o atributo denominador agora é privado, a leitura ou modificação do mesmo fora da classe Fracao gera um erro de compilação. 14

15 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.setdenominador(5); Console.Write(f.numerador + "/" + f.getdenominador()); public int numerador; private int denominador = 1; public int GetDenominador(){ return denominador; public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; 15

16 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.setdenominador(5); Console.Write(f.numerador + "/" + f.getdenominador()); public int numerador; private int denominador = 1; public int GetDenominador(){ return denominador; Método que permite a leitura (acesso) ao atributo denominador. public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; Método que permite a alteração (escrita) do atributo denominador. Note que agora é possível impedir a atribuição indevida. 16

17 Método ToString Para facilitar a impressão da fração, vamos acrescentar um método que retorna uma string representando a fração 17

18 Fracao f = new Fracao(); f.numerador = 2; f.setdenominador(5); Console.Write( f.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public string ToString(){ return numerador + / + denominador; public int GetDenominador(){ return denominador; public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; 18

19 Construtores Um construtor é uma função especial utilizada no momento em que um objeto é criado Sempre é utilizado junto com a instrução new Construtores são utilizados para definir o estado inicial de um objeto, seja através de valores passados como parâmetros ou através de valores pré-determinados Em um construtor não se deve indicar o tipo de retorno e seu identificador é igual ao nome da sua classe Uma classe pode possuir vários construtores Vamos definir um construtor na classe Fracao que permita a definição do numerador e do denominador no momento da criação do objeto 19

20 Fracao f = new Fracao(2, 5); Console.Write( f.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(int n, int d){ numerador = n; if(d!= 0){ denominador = d; public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; 20

21 Fracao f = new Fracao(2, 5); Console.Write( f.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(int n, int d){ numerador = n; if(d!= 0){ denominador = d; public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; Lógica duplicada 21

22 Fracao f = new Fracao(2, 5); Console.Write( f.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(int n, int d){ numerador = n; SetDenominador(d); public void SetDenominador(int d){ if(d!= 0){ denominador = d; 22

23 Construtor padrão Um construtor sem parâmetros é chamado de construtor padrão Nas classes em que não há um construtor definido, o compilador cria automaticamente um construtor padrão sem implementação 23

24 Fracao f1 = new Fracao(); Console.WriteLine( f1.tostring() ); Fracao f2 = new Fracao(2, 5); Console.WriteLine( f2.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(){ public Fracao(int n, int d){ numerador = n; SetDenominador(d); 24

25 Fracao f1 = new Fracao(); Console.WriteLine( f1.tostring() ); Fracao f2 = new Fracao(2, 5); Console.WriteLine( f2.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(){ public Fracao(int n, int d){ numerador = n; SetDenominador(d); Construtor padrão. Inicia o objeto com numerador igual a zero e denominador igual a 1. 25

26 Fracao f1 = new Fracao(); Console.WriteLine( f1.tostring() ); Fracao f2 = new Fracao(2, 5); Console.WriteLine( f2.tostring() ); public int numerador; private int denominador = 1; public Fracao(){ public Fracao(int n, int d){ numerador = n; SetDenominador(d); Objetos podem ser criados com qualquer um dos dois construtores. 26

27 Exemplo Método Somar Vamos definir um método para somar duas frações Este método define como parâmetro uma outra instância da classe Fracao para representar a segunda fração envolvida na soma Este método também retorna uma nova instância de Fracao como resultado da operação As frações envolvidas na operação devem permanecer inalteradas Lógica da operação: a c a * d + c * b = b d b * d 27

28 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); 28

29 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Note que há dois objetos (f1 e f2) envolvidos na chamada do método. O objeto utilizado para chamar o método, f1 neste exemplo, é chamado de objeto implícito. O objeto f2 é utilizado como parâmetro do método. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); 29

30 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Note que há dois objetos (f1 e f2) envolvidos na chamada do método. O objeto utilizado para chamar o método, f1 neste exemplo, é chamado de objeto implícito. O objeto f2 é utilizado como parâmetro do método. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Na implementação do método, o objeto utilizado como parâmetro é identificado como f. Logo, o acesso a seus métodos e atributos devem ser precedidos pelo identificador f e o operador ponto. 30

31 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Note que há dois objetos (f1 e f2) envolvidos na chamada do método. O objeto utilizado para chamar o método, f1 neste exemplo, é chamado de objeto implícito. O objeto f2 é utilizado como parâmetro do método. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); O acesso aos membros do objeto implícito é realizado de forma direta. 31

32 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Vamos simular a execução do programa acompanhando cada linha do código em conjunto com o estado dos objetos. O estado de um objeto é determinado pelos valores de seus atributos. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória 32

33 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Cria uma instância de Fracao e uma referência (f1) que aponta para a instância public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 33

34 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Cria uma segunda instância de Fracao e uma referência (f2) que aponta para esta segunda instância public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 34

35 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Executa o método Somar através de f1. O fluxo de execução é desviado para dentro do método. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 35

36 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Utiliza o denominador do objeto implícito (f1) e o numerador do objeto utilizado como parâmetro (f2) para calcular o valor da variável local d. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 d = 15 Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 36

37 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Calcula o valor da variável local n. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 d = 15 Fracao n = 26 f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 37

38 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Cria uma nova instância de Fracao utilizando o valor de n como numerador e o valor de d como denominador. Finaliza o método retornando o objeto criado. O fluxo de execução retorna para o ponto em que o método Somar foi executado public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 d = 15 Fracao n = 26 f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 Fracao numerador = 26 denominador = 15 38

39 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); O objeto Fracao retornado pelo método Somar é atribuído à referência f3. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 f3 Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 Fracao numerador = 26 denominador = 15 39

40 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = new Fracao(4, 3); Fracao f3 = f1.somar(f2); Console.WriteLine( f3.tostring() ); Imprime o resultado do método ToString. Note que aqui o objeto implícito é f3, logo 26/15 é a string impressa no console. public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); Memória f2 f3 Fracao f1 numerador = 2 denominador = 5 Fracao numerador = 4 denominador = 3 Fracao numerador = 26 denominador = 15 40

41 Outro método Somar Vamos definir um segundo método para somar frações Este método define dois inteiros como parâmetros representando o numerador e o denominador da outra fração envolvida na soma O método retorna uma nova instância de Fracao como resultado da operação Quando uma classe possui mais de um método com o mesmo nome, mas com listas de parâmetros distintas, chamamos isto de sobrecarga de métodos 41

42 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = f1.somar(4, 3); Console.WriteLine( f2.tostring() ); public Fracao Somar(int n, int d){ Fracao f = new Fracao(n, d); return Somar( f ); public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); 42

43 Fracao f1 = new Fracao(2, 5); Fracao f2 = f1.somar(4, 3); Console.WriteLine( f2.tostring() ); Utiliza o outro método Somar para evitar a duplicação da lógica. public Fracao Somar(int n, int d){ Fracao f = new Fracao(n, d); return Somar( f ); public Fracao Somar(Fracao f){ int d = denominador * f.denominador; int n = numerador * f.denominador + f.numerador * denominador; return new Fracao(n, d); 43

44 Exercício 1 Implemente a classe Retangulo com os seguintes membros: Atributo largura, privado e do tipo double. Representa a largura do retângulo. Atributo altura, privado e do tipo double. Representa a altura do retângulo. Método público GetArea(). Deve retornar o valor da área do retângulo. Método público GetPerimetro(). Deve retornar o valor do perímetro do retângulo. Método público SetDimensoes(double l, double h). Deve alterar as dimensões do retângulo utilizando os valores dos parâmetros l e h, respectivamente, como novas largura e altura. Valores negativos devem ser ignorados. Método público IsQuadrado(). Deve retornar true caso o retângulo seja um quadrado e false em caso contrário. Escreva um programa (método Main) para testar a implementação da classe. 44

45 Exercício 2 Dado o código abaixo, faça um desenho ilustrando o estado de cada objeto, juntamente com as referências, quando o programa atinge o seu término. O tipo Retangulo presente no código é a mesma classe da questão anterior. Retangulo r1 = new Retangulo(); r1.setdimensoes(3.5, 2); double area = r1.getarea(); Retangulo r2 = new Retangulo(); r2.setdimensoes(area, 1.5); Retangulo r3 = r1; r3.setdimensoes(3, 3); 45

46 Exercício 3 Na classe Fracao, implemente o método ToDouble para retornar o valor da fração como um número real (double) Na classe Fracao, implemente os seguintes métodos públicos, todos retornando uma nova instância de Fracao como resultado da operação: Subtrair(int n, int d) Subtrair(Fracao f) Multiplicar(int n, int d) Multiplicar(Fracao f) Dividir(int n, int d) Dividir(Fracao f) Na classe Fracao, implemente um método privado que realize a simplificação da fração. Este método deve ser utilizado sempre que a fração sofrer alguma alteração. Escreva um programa (método Main) que permita ao usuário realizar operações entre frações 46

47 Exercício 4 Implementar a classe Lampada com os seguintes membros: Atributos privados do tipo boolean. Um para indicar se a lâmpada está ligada e outro para indicar se a lâmpada está queimada. Atributos privados do tipo inteiro. Um para contar quantas vezes a lâmpada foi ligada e outro que indica a quantidade máxima de vezes que a lâmpada pode ser ligada antes de queimar. Métodos públicos para ligar e desligar a lâmpada, para verificar se a lâmpada está ligada e para verificar se a lâmpada está queimada. Construtor com um parâmetro inteiro para indicar a quantidade máxima de vezes que a lâmpada pode ser ligada. Adicione a esta quantidade um valor aleatório entre 0 e 6. O número aleatório pode ser gerado criando-se um objeto da classe Random e utilizando o método Next(0, 7). Construa um programa que crie duas lâmpadas, conte quantas vezes cada lâmpada pode ser ligada antes de queimar e informe a média de duração das lâmpadas. Desafio: modifique o programa acima para trabalhar com 20 lâmpadas. 47