Paradygmat programowania obiektowego, klasa, obiekt

1. Paradygmat programowania obiektowego, klasa, obiekt

2. Paradygmat paradygmat (słownik PWN) — przyjęty sposób widzenia rzeczywistości w danej dziedzinie • Paradygmaty programowania • programowanie strukturalne • programowanie obiektowe

3. Paradygmat programowania obiektowego programowanie obiektowe — to paradygmat rozwiązywania problemów programistycznych z wykorzystaniem obiektów, sposób interpretacji problemu jako zbioru obiektów i relacji pomiędzy nimi.

4. Obiekt • Potoczne znaczenie słowa obiekt • Znaczenie pojęcia obiektu w programowaniu • Reprezentuje na potrzeby programu obiekty ze świata rzeczywistego lub abstrakcyjne (w potocznym znaczeniu słowa obiekt) • Uogólniona zmienna (struktura) • Zdefiniowany i używany zgodnie ze składnią i semantyką języka

5. Obiekt - uogólniona zmienna (struktura) • Struktura • zestaw danych, najczęściej różnych typów • Uogólniona • obiekt = dane + metody operujące na tych danych

6. Obiekt - przykałady

7. Dużo obiektów • zazwyczaj wiele obiektów ma taki sam zbiór cech, potrzebujemy aby te cechy definiować raz, ale wykorzystywać wielokrotnie klasa (słownik PWN) — kategoria przedmiotów lub zjawisk wyróżnionych na podstawie wspólnych cech • Potrzebujemy klasy dla podobnych obiektów

8. Klasa w programowaniu • klasa w programowaniu — uogólniony typ zdefiniowany przez użytkownika języka • służy do definiowania obiektów (uogólnionych zmiennych) • Dostarcza wielu nowych możliwości (to be discussed later :-) • Pojedyncza klasa powinna jasno reprezentować określone pojęcie, dla którego nie istnieje (jeszcze) odpowiedni typ

9. Dlaczego programowanie obiektowe? • kolejny etap w rozwoju technik IP: • strukturalne • proceduralne • modularne • narzędzie do implementacji projektów obiektowych (istneje analiza obiektowa, projektowanie obiektowe) • języki wspierające programowanie obiektowe C++, Java, … • kęzyki umożliwiające programowanie obiektowe wszystkie

10. Przykład – osoba strukturalnie struct osoba { int wiek; char imię[20], nazwisko[30]; }; void wczytaj_osobe(osoba *o); void ustaw_osobę(osoba *o, int wiek,char *imię, char *nazwisko); void wypisz_osobe(osoba *o); • bez kontroli dostępu do pól struktury • programista musi pamiętać, których funkcji używać na rzecz których struktur

11. Przykład – osoba obiektowo class osoba { int wiek;// składowe klasy – zmienne klasowe char imię[20], nazwisko[30]; public: void wczytaj(); // składowe klasy – metody klasy void ustaw(int wiek, char *p_imię, char *p_nazwisko); void wypisz(); }; // ten średnik musi tu być by zakończyć deklarację • dane i metody razem • domyślnie bez dostępu do pól spoza metod klasy

12. Specyfikacja dostępu do składowych klasy • private: // składowe prywatne // dostępne dla metod danej klasy // oraz metod i funkcji zaprzyjaźnionych // private – domyślne dla „class” • public: // składowe publiczne // dostępne spoza klasy // domyślne dla „struct” • protected: // składowe chronione // tak jak private, ale // mogą być dodatkowo dostępne dla klas potomnych

13. Specyfikacja dostępu do składowych klasy class osoba { int wiek;// private char imię[20];// private public: void wczytaj(); // public private: char nazwisko[30];// private public: void ustaw(int wiek, char *p_imię, char *p_nazwisko);// public void wypisz();// public };

14. Hermetyzacja i enkapsulacja Zamknięcie danych i metod w klasie (enkapsulacja) pozwalaprogramiście na świadome ograniczenie możliwości dostępu do danych przez kod spoza klasy (hermetyzacja). • Domyślnie wszystkie składowe klasy są prywatne, czyli niedostępne z zewnątrz klasy. • OOOP ;-) — ortodoksyjne programowanie obiektowe: wszystkie dane są prywatne, operujemy na nich wyłącznie metodami klasy.

15. Obiekt – uogólniona struktura • Deklarujemy class osoba ja, Ty; osoba szef;// w deklaracji/definicji obiektu można // pomijać „class”, „struct” i „union” • Używamy szef.wczytaj(); szef.wypisz();

16. Operatory dostępu do składowych klasy • kropka „ . ” obiekt.pole; // jak w strukturach C obiekt.metoda(); // enkapsulacja • operator zakresu „ :: „ klasa::pole; // sizeof, pola static klasa::metoda(); // przy definicji, metody statyczne • Najczęściej kwalifikacje ( obiekt. i klasa::) można pominąć • metody klasy operujące na nieprzesłoniętych składowych klasy • deklarowanie/definiowanie metod wewnątrz deklaracji klasy

17. Jak definiować metody klasy? • Wewnątrz deklaracji klasy class osoba { … void wczytaj() { cin>>wiek>>imie>>nazwisko; } // tu nie musi być średnika … }; • Taka metoda jest domyślnie metodą inline

18. Jak definiować metody klasy? • poza klasą trzeba użyć operatorazakresu w nagłówku • domyślnie metoda nie będzie inline void osoba::ustaw(int wiek, char *p_imię, char *p_nazwisko) { osoba::wiek=wiek; // tu też operator zakresu bo wiek przysłonięty strcpy(imię, p_imię); strcpy(nazwisko, p_nazwisko); } • metoda ma być inline? inline void osoba::wypisz() { cout<<"wiek: "<<wiek<<" imie: "<<imie<<" nazwisko: "<<nazwisko<<"\n"; }

19. Jak definiować metody klasy? • przy tworzeniu bibliotek w pliku nagłówkowym (*.h) umieszczamy deklaracje klasy i definicje metod inline, definicje nie-inline nie mogą znaleźć się w *.h. • metody podobnie jak funkcje mogą mieć argumenty domyślne i być przeciążane void ustaw(int w, char *pi="Jan", char *pn="Kowalski"); void ustaw(const osoba & przyklad); szef.ustaw(Ty); szef.ustaw(50, „Osama”, „bin Laden”); szef.ustaw(50, „Osama”); szef.ustaw(50); // szef.ustaw(); ERROR!

20. Jak definiować metody klasy? • metody i zmienne zadeklarowane wewnątrz klasy są widoczne od początku definicji klasy oraz wewnątrz ciał metod zadeklarowanych wewnątrz klasy class A { public: void wczytaj() { cin>>i;// deklaracja „i” jest w klasie wypisz(); // jak wyżej } void wypisz(); int i; };

21. Jak definiować metody klasy? • Przypomnienie: z poza metod klasy jej składowe trzeba kwalifikować nazwą klasy bądź obiektu int test() { A a; int j=sizeof(A::i); void (A::*p)()=&A::wczytaj; a.i=3;// i jest publiczne w A }

22. int fun(); int i; class C { int i; public: void test(); int fun(); }; void C::test() { i++; // zwieksz C::i ::i++; // globalne i fun(); // C::fun() ::fun(); // globalna fun() } Operator zakresu jako rozszerzenie nieobiektowe

23. Przykład zadanie • zadeklarować klasę point, której obiekty będą punktami na płaszczyźnie 2D • klasa powinna nie mieć zmiennych publicznych • publiczne metody klasy: input, output, move(przesuń o wektor zadany parą współrzędnych), distance (odległość od drugiego punktu przekazanego przez referencję) oraz metody coordX i coordY zwracające rzędną i odciętą punktu

24. Przykład class point { double x, y; public: void input(); void output(); void move(double dx, double dy); double distance(const punkt &p); double coordX();// tzw akcesory – udostępniają prywatne pola klasy double coordY(); };

25. Przykład zadanie • zdefiniować inline metody • input() • output() • move() • distance()

26. Przykład class point { double x, y; public: void input() {cin>>x>>y; }; void output() {cout<<x<<y; }; … }; inline void point::move(double dx, double dy) { x+=dx; y+=dy; }

27. Przykład inline double point::distance(point &p) { return sqrt( (x-p.x)*(x-p.x) + (y-p.y)*(y-p.y) ); } • uwaga:mamy dostęp do prywatnych pól obiektu na rzecz którego aktywowana jest dana metoda i do prywatnych pól innych obiektów klasy tej co obiektu na którego rzecz aktywowana jest metoda (p). Prywatne znaczy prywatne dla klasy (a nie dla obiektu klasy).

28. Klasy a Abstrakcyjne Typy Danych • klasy doskonale nadają się do implementacji abstrakcyjnych typów danych • klasy są abstrakcyjnymi typami danych • Znamy interfejs – gdy posługujemy się operacjami dozwolonymi dla typu, nie przejmujemy się tym, jak są one realizowane. Hermetyzacja pozwala oddzielić nieistotne z punktu widzenia użytkownika typu szczegóły implementacyjne od istotnego interfejsu. • na przykład stos, kolejka, zbiór, punkt, odcinek

29. Przykład zadanie • zadeklarować klasę segment, której obiekty będą odcinkami na płaszczyźnie 2D • klasa powinna nie mieć zmiennych publicznych • publiczne metody klasy: input, output, move(przesuń o wektor zadany parą współrzędnych), length (długość odcinka).

30. class segment { point p1, p2; public: void input() { p1.input(); p2.input(); } void output() { p1.output(); p2.output(); } void move(double dx, double dy) { p1. move(dx, dy); p2. move(dx, dy); } double length() { return p1.distance(p2); } }; Przykład

31. Ciekawostka: deklaracje zagnieżdżone • deklaracja klasy może być zagnieżdżona w deklaracji innej klasy • klasa zagnieżdżona nie jest widoczna globalnie, można kwalifikować klasą zewnętrzną jeżeli jest publiczna.

32. class X { class M1 { int m; }; public: class M2 { int m; }; }; void f() { M1 m1; // blad //nie w zasięguglobalnym X::M1 xm1;// blad //M1 w sekcji prywatnej X X::M2 xm2;// ok. } Ciekawostka: deklaracje zagnieżdżone

33. Ciekawostka: deklaracje zagnieżdżone • X to klasa która nie ma żadnych zmiennychani metod, tylko określone typy (można oczywiście tworzyć obiekty klasy X).klasa, która zawiera zmienne klasowe: class X_d { public: class M2 { int m; }; M2 m2; // tutaj }; • generalnie należy unikać i unika sięzagnieżdżania klas (za wyjątkiem bardzo małych klas) — mało czytelne i mało przydatne.