Cap%c3%8 dtulo+1+programacion+orientada+a+objetos

Programación Orientada a Objetos (POO)

Abel Federico Pérez Hernández

Introducción
Años 50s
Lenguaje Lenguaje
Ensamblador FORTRAN

Código espaguetti
en programas de
miles de líneas
Programas pequeños
Años 60s y 70s

Programas estructurados: se basan en
estructuras de control (secuencia,
Programación condicional e iteración), uso mínimo de
estructurada GOTO y subrutinas independientes que
soportan recursividad y variables locales,
Programas mayores e.g. Algol y Pascal
de 50,000 líneas Abel Federico Pérez Hernández 2

Programación Orientada a Objetos
(POO)
Objetivo: permitir al desarrollador realizar programas
más fáciles de escribir, de mantener y de reutilizar.
Expresa un programa en términos de un conjunto de
objetos que colaboran entre si para realizar tareas.

o3
o1 Calcular
o1 media
o2

Programa Abel Federico Pérez Hernández 3

(POO)

La POO es una evolución de la PE que plasma en el
diseño de una familia de lenguajes conceptos que existían
previamente con algunos nuevos.

La POO se basa en lenguajes que soportan sintáctica y
semánticamente la unión entre tipos de datos abstractos y
sus operaciones (clase).

La POO incorpora en su entorno de ejecución mecanismo
como el polimorfismo y el envío de mensajes entre
objetos.
Abel Federico Pérez Hernández 4

(POO)

Un objeto está formado de datos y
procedimientos relacionados.

El programador piensa en términos de objetos.

Primero definen objetos para luego enviarles
mensajes solicitándoles que ejecuten sus
métodos por si mismos.


Conceptos de la POO

Objeto: entidad provista de:
estado, i.e. propiedades externas e internas
comportamiento, i.e. métodos
identidad, i.e. propiedad que lo diferencía del
resto

Clase: definiciones del estado y del comportamiento de un
tipo de objeto concreto.

Instanciación: lectura de las definiciones de una clase y la
creación de un objetoAbel Federico Pérezde ellas.
a partir Hernández 6

Conceptos de la POO

Método: algoritmo asociado a un objeto (o clase de
objetos), cuya ejecución se desencadena tras la
recepción de un mensaje.
Un mensaje puede producir:
Un cambio en las propiedades del objeto o
La generación de un nuevo mensaje que será
enviado a otro objeto

Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto que le
ordena que ejecute uno de sus métodos.


Conceptos de la POO

Propiedad externa: contenedor de un tipo de datos
asociado a un objeto (o clase de objetos):
Permite que los datos sean visibles desde el exterior
del objeto
Su valor puede ser alterado por algún método

Propiedad interna: estado invisible de los objetos, que
únicamente puede ser accedido por un método del
objeto.


Mecanismo de encapsulación

Definición: permite reunir todos los elementos que
pueden considerarse pertenecientes a una misma
entidad, al mismo nivel de abstracción
nombre_Alumno Alumno Curso
curp
dirección nombre nombre
teléfono curp calificación
nombre_Curso dirección …
calificación teléfono
… …

Aumenta la cohesión de los componentes de sistema
Suele ser confundido con el principio de ocultamiento

Principio de ocultamiento

Definición: mecanismo que protege datos y métodos
contra cualquier interferencia o mal uso.
Interfaz
propiedades
Empaquetamiento
mediante un LOO Objeto
métodos

Privados: sólo los conoce y son accesibles por otra parte del
objeto, i.e. una parte del programa que esta fuera del objeto
no puede accederlos.

Públicos: otras partes del programa pueden accederlos… se
utilizan para ofrecer una interfaz controlada a las partes
privadas del objeto. Abel Federico Pérez Hernández 10

Ejemplo: bibliotecas “stdio.h” y “math.h”

Encapsulación:
Stdio contiene los prototipos de las funciones y tipos
para manipular datos de entrada y salida.
Math contiene los prototipos de las funciones y
definiciones para el uso y manipulación de funciones
matemáticas.

Ocultamiento:
Si se utiliza una función de biblioteca, e.g. printf() o
cos(), se utiliza una rutina de caja negra cuya parte
interna no se puede modificar.
Se crean e inicializan diversas variables privadas
(ocultas e inaccesibles). Hernández
Abel Federico Pérez 11

Polimorfismo

Definición: cualidad que permite que un nombre se use
para varios propósitos relacionados, pero técnicamente
diferentes.
En POO, el polimorfismo permite usar un nombre para
especificar una clase general de acciones.

C++

Tipo de dato
Clase general Acción
de acciones específica


Ejemplo de la vida diaria

Volante de un automovil funciona igual si utilizamos:
Dirección mecánica
Dirección asistida
Dirección hidráulica

…
Diferentes
mecanismos
de dirección

Misma interfaz Abel Federico Pérez Hernández 13

Polimorfismo aplicado a funciones

Contra ejemplo: el cálculo del valor absoluto en C
requiere tres funciones, abs(), labs() y fabs(), para
entero, entero largo y valor real, respectivamente.
Ejemplo: C++ define la función abs() donde el tipo de
dato (e.g. entero, largo o real) utilizado para llamar la
función determina que versión específica se utiliza.

o Implementación de abs()
enter
entero largo
abs() Implementación de labs()
real
Interfaz genérica Implementación de fabs()
(multi-métodos)

Polimorfismo aplicado a funciones

Ventajas:

Ayuda a reducir la complejidad permitiendo que
la misma interfaz se utilice para especificar una
clase general de acción.

El compilador selecciona la acción específica
(implementación) que se aplica a cada
situación.

Polimorfismo aplicado a operadores
aritméticos
La mayoría de los lenguajes de programación proveen
una aplicacion limitada del polimorfismo de operadores
aritméticos:

e.g. en lenguaje C, el signo + se utiliza para
añadir enteros, enteros largos, caracteres y
reales.
El compilador automáticamente sabe que tipo de
aritmética debe aplicar.

En C++, se puede aplicar este concepto a otros tipos de
datos definidos por el usuario.

Ejemplo de una lista

Substituir objetos con
cliente Lista interfaces idénticas en tiempo
… insert(i) de ejecución.
extract(i) Simplificar la definición del
cliente.
Desacoplar objetos entre si.

Pila Implementación Cola Implementación
LIFO FIFO
insert(i) insert(i)
extract(i) extract(i)

• Mismos tipos de datos
• Aplicación sobre un conjunto de métodos

Herencia

Definición: proceso mediante el cual un objeto puede
adquirir las propiedades de otro.
Permite que un objeto soporte el concepto de
clasificación jerárquica:
General
+
Obra-hombre

es parte de Estructura

Edificio

Casa
-

Herencia

En cualquier caso, la clase hija hereda todas las
cualidades asociadas con la clase padre y le añade sus
propias características definitorias.
Organismos
vivos
es parte de Plantas

Vegetales

Apio

Sin el uso de clasificaciones jerárquicas cada objeto
tendría que definir todas las características que se
relacionan con él explícitamente.

Lenguajes Orientados a Objetos

Action Script 3 Lexico (en castellano)
Ada Objetive-C
C++ Ocaml
C# Oz
VB.NET Perl
Visual FoxPro PHP (versión 5)
Clarion PowerBuilder
Builder C++ Python
Delphi Ruby
Harbour Smalltalk
Eiffel Magik (SmallWorld)
Java


E/S en C++

Es posible utilizar las funciones printf() y scanf(), pero C++ ofrece
un método nuevo y mejor:
Operador de salida <<
Operador de entrada >>
Nota: en C y C++ << y >> también son operadores de
desplazamiento (SOBRECARGA DE OPERADORES)

Ejemplos de salida con <<:
cout << expression;

Flujo predefinido que se enlaza automáticamente con el
dispositivo de salida (pantalla) en tiempo de ejecución

E/S en C++

Ejemplos de <<: permite mostrar cualquier tipo básico de
C++
cout << “Muestra esta cadena en pantallan”;
cout << 100.99;

Ejemplos de >>: permite introducir cualquier tipo básico
de C++ desde el teclado
cin >> variable;
int num;
cin >> num;


Ejemplo #1: muestra una cadena, dos enteros y
un real doble
#include <iostream.h> //Operadores de E/S
main()
{
int i, j; double d;
i=10; j=20; d=99.101;
cout << “Estos son algunos valores: ”
cout << i; cout << ‘ ‘;
cout << j; cout << ‘ ‘;
cout << d;
return 0; /*devolver un valor conocido al
proceso de llamada (SO) en vez de un
valor indefinido */
} Abel Federico Pérez Hernández 23

Ejemplo #2: mejora del ejemplo precedente

#include <iostream.h>

main()
{
int i, j; double d;
i=10; j=20; d=99.101;

cout << “Estos son algunos valores: ”

/* Muestra más de un valor en una sola
expresión de E/S */

cout << i << ‘ ‘ << j << ‘ ‘ << d;

return 0;
}

Ejemplo #3: pide un valor entero


main()
{
int i;

cout << “Introduzca un valor: ”;
cin >> i;
cout << “Este es su número: ” << i <<
“n”;

return 0;
}

Ejemplo #4: pide un entero, un real y una
cadena en una sola sentencia de entrada

main()
{
int i; float f; char s[80];
cout << “Introduzca un entero, un real
y una cadena: ”;
cin >> i >> f >> s;
cout << “Estos son sus datos: ”;
cout << i << ‘ ‘ << f << ‘ ‘ << s;
return 0;
}

Salida del ejemplo #4

Los elementos de datos individuales pueden separarse
mediante: espacios en blanco, tabuladores y caracteres de
nueva línea
Entrada del programa:
10 100.12 Esto es una prueba
Lectura de una cadena: la entrada se detendrá cuando se lea
el primer espacio en blanco
Salida del programa:
10 100.12 Esto
Nota: el resto de la cadena queda en un búfer de entrada
esperando una operación posterior

¿Cuál es la salida?


Los elementos de datos individuales pueden separarse
mediante: espacios en blanco, tabuladores y caracteres
de nueva línea
Entrada del programa:
10 100.12 Esto es una prueba [ENTER]
Lectura de una cadena: la entrada se detendrá cuando
se lea el primer espacio en blanco
Salida del programa:
10 100.12 Esto
Nota: el resto de la cadena queda en un búfer de
entrada esperando una operación posterior

Ejemplo #5: efecto de la entrada con buffer de
línea
main()
{
char ch;
/* Por omisión, toda entrada es con búfer de
línea, i.e. no se pasa ninguna información al
programa C++ hasta que se pulsa ENTER */
cout << “Introduzca teclas, x para parar: n”;
do {
cout << “: ”;
cin >> ch;
} while (ch != ‘x’);
return 0;
}

Comentarios en C++

C++ propone dos formas diferentes de hacer
comentarios:
Forma #1: es posible crear comentarios en varias
líneas
/* comentario
…
*/
Forma #2: sólo es posible hacer comentarios de una
línea
// comentario [retorno de carro y avance de línea]


Ejemplo #1: combinación de comentarios en
estilos C y C++

/* Este es un comentario al estilo de C. Este
programa determina si un entero es par o impar
*/

main () {
int num; //comentario de una línea en C++

//leer el número
cout << “Introduzca el número a probar: “;
cin >> num;

//ver si es par o impar
if((num%2)==0) cout << “El número es parn”;
else cout << “El número es imparn”;
return 0;

Ejemplo #2: anidamiento de comentarios

Los comentarios al estilo de C NO se pueden
anidar:
/* comentario
/* comentario …
*/
*/

Es posible anidar un comentario de una sola
línea de C++ dentro de un comentario de
varias líneas de C:
/* Este es un comentario de varias líneas en el
cuál // se anidó un comentario de una línea
Aquí termina el comentario de varias líneas
*/ Abel Federico Pérez Hernández 32

Clases

Definición: mecanismo para crear objetos

Declaración

class nombre-clase {
funciones y variables privadas
public: Miembros
de la clase
funciones y variables públicas
} lista de objetos;

La lista de objetos es opcional
nombre-clase es un nuevo nombre de tipo que se utiliza
para declarar objetos

Clases

Por omisión, todas las funciones y
variables declaradas en una clase
son privadas

class nombre-clase {
Accesibles por
funciones y variables privadas otros miembros de
esta clase
public:
Accesibles por
funciones y variables públicas
otros miembros de
} lista de objetos; esta clase y por
cualquier otra
parte del
programa que
contenga la clase

Ejemplo de declaración de una clase
en C++
class myclass {
//privado para myclass
int a;
public:
void set_a(int num);
int get_a();
};

Solo los miembros set_a(int num) y get_a() pueden acceder a la
variable a
Los miembros set_a(int num) y get_a() pueden ser accedidos por
cualquier parte del programa


Definición de funciones miembro

Operador de resolución del ámbito
(asociación)
tipo nombre-clase::nombre-func(lista-parámetros)

{
...//cuerpo de la función
}


Ejemplo de definición de funciones
miembro

/* set_a() y get_a() (públicos) pueden
acceder directamente a a (privado) porque
son miembros de myclass */

void myclass::set_a(int num) {

a = num;
}

int myclass::get_a() {
return a;

Declaración de objetos

La declaración de myclass no definió ningún objeto, sólo definió un
tipo:

class myclass {
//privado para myclass
int a;
public:
int get_a();
};

Para crear un objeto, se utiliza el nombre de clase como
especificador de tipo:

myclass ob1, ob2; //objetos de tipo myclass

Diferencia entre declaración de clases
y declaración de objetos

Declaración de clase es una abstracción lógica que define un
nuevo tipo que determina cómo será un objeto de ese tipo.
Declaración de un objeto crea una entidad física de ese tipo.

Myclass myclass

a ocupa

set_a(int num)
get_a() Espacio de memoria

Referencia a miembros públicos

Una vez creado un objeto de una clase, el programa puede
referenciar sus miembros públicos utilizando el operador
punto:
ob1.set_a(10); //versión de ob1 de a con 10

ob2.set_a(99); //versión de ob2 de a con 99

Cada objeto contiene su propia copia de cada variable
declarada dentro de la clase:
La variable a vinculada ob1 es distinta de la variable a
vinculada a ob2


Ejemplo #1: asignar un valor a a en los objetos ob1 y
ob2 y después mostrar dicho valor


class myclass {
//privado a myclass
int a;
public:
int get_a();
}

void myclass::set_a(int num) {
a = num;
}

void myclass::get_a() {
return a;
}


Ejemplo #1: asignar un valor a a en los objetos ob1 y
ob2 y después mostrar dicho valor

main ()
{
myclass ob1, ob2;

ob1.set_a(10);
ob2.set_a(99);

cout << ob1.get_a() << “n”;

return 0;
}

Ejemplo #2: la siguiente función main() producirá un
error de compilación


main ()
{
myclass ob1, ob2;

¿Por qué?
ob1.a = 10; //Error! no se puede acceder a un
ob2.a = 99; //miembro privado mediante
//funciones no miembro


return 0;
}

Ejemplo #2: la siguiente función main() producirá un
error de compilación


main ()
{
myclass ob1, ob2;

ob1.a = 10; //Error! no se puede acceder a un
ob2.a = 99; //miembro privado mediante
//funciones no miembro


return 0;
}

Ejemplo #3: declaración de a como miembro público


class myclass {
public:
//a es pública y no hace falta set_a() o get_a()
int a;
};

main ()
{
myclass ob1, ob2;
ob1.a = 10; //se accede a “a” mediante “.”
ob2.a = 99;
cout << ob1.a << “n”;
cout << ob2.a << “n”;
return 0;
}

Ejemplo #4: crea una clase stack que
implementa una pila que guarda caracteres

#define SIZE 10

//Declara una clase pila de caracteres
class stack {
char stck[SIZE]; //guarda la pila
int tos; //índice de la cabeza de la pila
public:
void init(); //inicializa la pila
void push(char ch); //mete carácter en la pila
char pop(); //saca carácter de la pila
};

//Inicializa la pila
void stack::init() {
tos = 0;
}


Ejemplo #4: crea una clase stack que
implementa una pila que guarda caracteres

//Mete un carácter
void stack::push(char ch) {
if(tos == SIZE) {
cout << “La pila está llena”;
return;
}
stck[tos] = ch;
tos++;
}

//Saca un carácter
char stack::pop() {
if(tos == 0) {
cout << “La pila está vacía”;
return 0; //nulo cuando la pila está vacía
}
tos--;
return stck[tos];

Ejemplo #4: crea una clase stack que implementa
una pila que guarda caracteres

main() {
stack s1, s2; //crea dos pilas
int i;
//inicializa las pilas
s1.init();
s2.init();

s1.push(‘a’); s2.push(‘x’);
s1.push(‘b’); s2.push(‘y’);
s1.push(‘c’); s2.push(‘z’);

for(i=0; i<3; i++)
cout << “saca de s1: “ << s1.pop() << “n”;
for(i=0; i<3; i++)
cout << “saca de s2: “ << s2.pop() << “n”;
return 0;
}


Saca de s1: c
Saca de s1: b
Saca de s1: a
Saca de s2: z
Saca de s2: y
Saca de s2: x


Observaciones sobre el programa

Clase stack contiene dos variables privadas:
stck: guarda los caracteres enviados a la pila
tos: contiene el indice de la cabeza de la pila
Clase stack tiene tres funciones publicas:
init(): inicializa la pila
push(): mete un carácter a la pila
pop(): saca un carácter de la pila
Dentro de main() se crean dos pilas independientes s1 y
s2
Cada objeto tiene su copia de stck y tos
Todos los objetos de la clase stack comparten las
funciones miembro Federico Pérez Hernández
Abel 50

Diferencias entre C y C++

En C, se especifica una lista de parámetros
vacía mediante void, mientras que en C++ es
opcional.
C: char funcion(void); En C++ es
redundante
C++: char funcion(); En C, no se dice
nada sobre los parámetros
En C++, todas las funciones deben estar en
forma de prototipo, mientras que en C es
opcional. Abel Federico Pérez Hernández 51

Diferencias entre C y C++

En C++, si una función se declara para
que devuelva un valor, entonces debe
hacerlo, mientras que en C no
necesariamente.

En C, las variables locales se deben
declarar sólo al principio de un bloque,
mientras que en C++ se pueden declarar
en cualquier lugar.

Ejemplo #1 de diferencias entre C y C++

En un programa en C, es una práctica común
declarar main( ) como se muestra a continuación
cuando no toma argumentos de la línea de
órdenes:

main (void)

Pero en C++, el uso de void es redundante:

main( )

Ejemplo #2: este programa no compilará
¿por qué?


main() {
int a, b, c;
cout << “Introduzca dos números: ”;
cin >> a >> b;
c = sum(a, b);
cout << “La suma es: ” << c;
return 0;
}

sum(int a, int b) {
return a+b;

Ejemplo #2: este programa no compilará
porque sum() no está como prototipo

int sum(int a, int b);
main() {
int a, b, c;
cout << “Introduzca dos números: ”;
cin >> a >> b;
c = sum(a, b);
cout << “La suma es: ” << c;
return 0;
}

//Esta función necesita un prototipo
sum(int a, int b) {
return a+b;

Ejemplo #3: declaración de variables locales
en cualquier lugar


main() {
int i; //variables locales declaradas al
//principio

cout << “Introduzca un número: ”;
cin >> i;

//Calcula el factorial
int j, fact=1; //variables declaradas después
//de las sentencias de acción

for(j=i; j>=1; j--) fact = fact * j;
cout << “El factorial es: ” << fact;
return 0;

Ventajas de C++ en la declaración de
variables locales

La posibilidad de declarar variables
locales cerca del lugar donde se usan por
primera vez ayuda a:
Clarificar el código
Prevenir efectos laterales no deseados


Introducción a la sobrecarga de
funciones
Mecanismo que permite a C++ adquirir un tipo
de polimorfismo.
Base que permite al entorno de programación
de C++ ampliarse de manera dinámica.

com e
Función 1 part part Función 2
e com
nombre
a condición que
ra difie
difie argumentos ra
Tipo Abel Federico Pérez Hernández Número 58

Sobrecarga de funciones

Principal ventaja:
Ayudan a reducir la complejidad de un programa
porque permite que operaciones relacionadas se
referencien con el mismo nombre.

¿Cómo sobrecargar una función?
Declarar y definir todas las versiones requeridas.
El compilador seleccionará automáticamente la versión
correcta para llamar con base en el tipo o número de
argumentos.

Ejemplo #1: sobrecarga de la función abs( )
para calcular el valor absoluto

/*Contra ejemplo: la biblioteca estándar de C
contiene las funciones abs(), labs() y fabs() que
devuelven el valor absoluto de un entero, de un
largo y de un real, resp. */

//Sobrecarga abs() de tres formas
int abs(int n);
long abs(long n);
double abs(double n);

main () {
cout << “Valor abs de –10: ” << abs(-10) << “n”;
cout << “Valor abs de –10L: “ << abs(-10L) << “n”;
cout << “Valor abs de –10.01: ” << abs(-10.01) <<
“n”;
return 0;
}

Ejemplo #1: sobrecarga de la función abs( )
para calcular el valor absoluto
//abs( ) para enteros
int abs(int n) {
cout << “Con un entero abs()n”;
return n < 0 ? –n : n;
}

//abs( ) para largos
long abs(long n) {
cout << “Con un largo abs()n”;
}

//abs( ) para reales
double abs(double n) {
cout << “Con un real abs()n”;
}

Ejemplo #2: sobrecarga de la función date( ) para
aceptar fecha como cadena/entero


//fecha como cadena
void date(char *date);
//fecha en números
void date(int month, int day, int year);

main() {
date(“8/23/95”);
date(8, 23, 95);
return 0;
}

//Fecha como cadena
void date(char *date) {
cout << “Fecha: ” << date << “n”;

Ejemplo #2: sobrecarga de la función date( ) para
aceptar fecha como cadena/entero

//Fecha como enteros
void date(int month, int day, int year)
{
cout << “Fecha: ” << month << “/”;
cout << day << “/” << year << “n”;
}


Ejemplo #3: las versiones de la función f1
difieren en el número de argumentos

void f1(int a);
void f1(int a, int b);

main() {
f1(10);
f1(10, 20);
return 0;
}

void f1(int a) {
cout << “En f1(int a)n”;
}

void f1(int a, int b) {
cout << “En f1(int a, int b)n”;

Ejemplo #4: el tipo devuelto no basta para
permitir la sobrecarga de funciones

//Este fragmento es incorrecto y no se
compilará
int f1(int a);
double f1(int a);
.
.
.
f1(10); //¿A que función llama el
compilador?

Bibliografía

Diapositivas PowerPoint de Sonia
Mendoza Chapa
smendoza@cs.cinvestav.mx

Fundamentos de programación C/C++,
Ernesto Peñaloza Romero, Cuarta
Edición, Ed. Alfaomega.


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