Este documento discute programação orientada a objetos e herança em C++. Ele explica conceitos como encapsulamento, ocultação e composição, e como herança permite definir novas classes a partir de classes existentes, herdando atributos e comportamentos. O documento também aborda declaração de classes derivadas, herança de comportamento, métodos virtuais e polimorfismo.

1. ©
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Programação orientada a objetos: herança
Prof. Dr. Ivan Luiz Marques Ricarte

2. ©
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Considerações iniciais sobre o ensino da
programação orientada a objetos
Enfatizar, desde o início, o ensino da
programação voltada para as boas
práticas, fundamentadas em ocultar
e encapsular os dados que
representam um item de
informação.
http://ingenieriainformatica.info/

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Considerações iniciais sobre o ensino da
programação orientada a objetos
Fazer com que o aluno realize, por meio da programação
orientada a objetos, o Princípio de Eric S. Raymond:
http://lwn.net/2000/features/ESR/
Smart data
structures and dumb
code works a lot
better than the other
way around.

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Objetivos
Entender o que é herança.
Relacionar herança com os conceitos da programação orientada
a objetos previamente estudados.
Conhecer os mecanismos da linguagem de programação C++
para a realização da herança.
Estabelecer as bases para a apresentação do conteúdo da
programação genérica (polimorfismo) em C++.

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CONCEITOS PRELIMINARES

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Encapsulação
“Ato de encapsular, rodear de uma cápsula.”
http://magistralfarma.blogspot.com.br/2011/04/farmacia-de-manipulacao-por-onde.html
Cápsula: estojo.

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Encapsulação em C++
Definição de uma classe:
• Congrega atributos e métodos (funções membro).
• Tratados como uma unidade (objeto).
dia: 5
mes: 10
ano: 2012
Data hoje(5,10,2012);

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Ocultação
“Ato ou efeito de ocultar.”
http://corcodilos.com/
Ocultar: não deixar ver ou não
contar; encobrir; esconder.

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Ocultação em C++
Especificadores de escopo:
• private para atributos.
• public para métodos da
interface pública.

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Composição
“O que resulta da reunião das partes componentes; todo.”
http://www.odec.ca/projects/2006/stag6m2
http://www.circuitstoday.com/
http://www.westfloridacomponents.com/
http://www.shopdatacenter.com/computer-hardware/
http://news.thomasnet.com/

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Composição em C++
Classes existentes utilizadas para definir novas classes:

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Os pilares da programação orientada
a objetos
Composição
Encapsulação
Ocultação
http://gestaoeevolucao.blogspot.com.br

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HERANÇA
O pilar que completa a programação orientada a objetos

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O que é herança?
“Em programação orientada a objetos, ação de passar as
características de uma classe ou tipo de dado para outro,
chamada de descendente.”
“Herança: Uma classe pode ser derivada de outra classe, que é
chamada de classe básica da classe derivada. A classe derivada
herda as propriedades de suas classes básicas, inclusive seus
membros de dados e suas funções membros.”
Michaelis Moderno Dicionário da Língua Portuguesa
Margaret Ellis e Bjarne Stroustrup.

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O que é herança?
“Um recurso das linguagens de programação orientadas a objetos com
o qual classes podem ser especializadas, a partir de superclasses mais
gerais. Os atributos e as definições de métodos das superclasses são
automaticamente adquiridos por uma subclasse.”
“Herança é um princípio de orientação a objetos, que permite que
classes compartilhem atributos e métodos, através de "heranças". Ela
é usada na intenção de reaproveitar código ou comportamento
generalizado ou especializar operações ou atributos.”
Craig Larman
Wikipedia

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Em resumo, herança é...
Uma característica única da programação orientada a objetos.
Principal diferencial deste paradigma de programação em
relação a outros.
Permite definir uma nova classe a partir de outra já existente:
• Classe existente: Base
• Nova classe: Derivada

17. ©
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Como usar herança?
Herança não é simplesmente um mecanismo de reuso de código.
• Composição atende bem a essa necessidade.
Herança é um mecanismo de abstração.
• Possibilita a programação genérica (polimórfica).

18. ©
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Como usar herança?
“Certamente, é com a herança que você irá repensar
radicalmente sua abordagem de construir sistemas de software.
[Mas] não saber distinguir os distintos significados associados
aos mecanismos de herança já causou dores incalculáveis a
muitos programadores C++.”
É preciso conhecer bem os recursos associados da
linguagem de programação para evitar problemas na
implementação de sistemas.
Scott Meyers

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DECLARAÇÃO DE CLASSES DERIVADAS
Herança em C++

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Como declarar uma classe derivada
em C++
class Derivada : public Base {
...
};
Base
Base b; Derivada d;
Base
Derivada

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Estrutura da classe derivada
Todos os atributos que são membros da classe base também
fazem parte da classe derivada.
Pessoa p:
Aluno a:
nome_
nome_
ra_

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Restrições de acesso na classe derivada
No entanto, restrições de visibilidade são preservadas:
Como definir e manipular essa parte da informação no objeto da
classe derivada?
nome_ é private de Pessoa!

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Construção de objetos da classe derivada
Construtor da classe base é invocado primeiro, depois o da
classe derivada é executado.
Se construtor da classe base demanda argumentos, estes podem
ser indicados na especificação do construtor da classe derivada:

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O especificador protected
Os especificadores de acesso a membros da classe:
• private: acesso exclusivo a funções membros da própria classe.
• public: acesso permitido a qualquer função.
• protected: acesso permitido apenas a classes derivadas.

25. ©
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Como usar protected
Se objeto da classe derivada precisa
manipular atributos definidos na
classe base, esses atributos podem ser
declarados na base como protected.
Mas isso viola o princípio da ocultação
da informação.
protected não deve ser utilizado dessa maneira!

26. ©
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Uso recomendado de protected
Classe base define um conjunto de funções membro com
visibilidade protected para uso apenas nas classes derivadas:

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A HERANÇA DO COMPORTAMENTO
Herança em C++

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Qual comportamento é herdado na
classe derivada?
Na herança pública, métodos públicos da classe base são também
métodos públicos na classe derivada:
Padrão: assinatura, especificação e implementação são herdadas.
Método definido na classe base
Saída: Ivan

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Extensão
Classe derivada pode incluir novos métodos, não presentes na
interface operacional da classe base:
Interface pública de Aluno inclui
string nome() [de Pessoa]
e
int obtemRA() [de Aluno]

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30
Redefinição
Classe derivada pode alterar (especializar) a implementação de um
método especificado na classe base, com a mesma assinatura:
Saída: Academico Ivan

31. ©
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31
Princípios de herança: sumário
Estrutura:
• Ocultação da informação deve ser preservada.
Comportamento (público):
• Método da classe base pode ser integralmente aproveitado
(interface, especificação e implementação).
• Novos métodos podem ser agregados (extensão).
• Implementação de método da classe base pode ser alterada
(redefinição).
– Base para a programação genérica.

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RECURSOS PARA A PROGRAMAÇÃO GENÉRICA
Herança em C++

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Motivação
Interesse em tratar objetos de
modo genérico, sem conhecer
seu tipo específico.
Exemplo: Conjunto de Pessoas.

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Princípio da Substituição de Liskov
Um objeto da classe derivada pode
substituir um objeto da classe base sem
alterar as propriedades desejáveis de um
programa (tarefa executada, correção).
http://ru.wikipedia.org/wiki/

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Declaração das classes

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Exemplo de execução
(sem polimorfismo)
Saída:
Lara
Academico Pedro
Professor Ivan

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Tentativa de tratar objetos
genericamente
Saída:
Lara
Pedro
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Por que falhou?
Um método que é definido em uma classe sem o especificador
virtual não pode ser redefinido em classes derivadas
Se redefinição é permitida, método deve ser declarado como virtual

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Método virtual
Saída:
Lara
Academico Pedro
Professor Ivan

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40
Porque destrutores devem ser
declarados como virtuais
Pessoa p: Aluno a:
nome_ nome_
ra_
Pessoa *p = new Aluno(...);
...
delete p; Se os destrutor em Pessoa não for declarado
como virtual, apenas a implementação da
classe base (Pessoa) será executada.
Vazamento de memória

41. ©
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Herança e os diferentes tipos de
métodos públicos
Método simples (sem o especificador virtual):
• Classe derivada não pode redefinir o método – deve preservar a
assinatura, especificação e implementação.
• Comportamento invariante.
Método virtual:
• Classe derivada pode redefinir o método ou utilizar a
implementação padrão.
Método virtual puro:
• Classe derivada deve redefinir o método, não há
implementação padrão.
virtual string nome() = 0;

42. ©
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PRÓXIMOS PASSOS
Programação orientada a objetos em C++

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Próximos passos
Explorando o polimorfismo com funções virtuais:
• Não mais repetir “if-else’s” nos métodos de uma classe.
• Não mais repetir trechos de código em métodos de diferentes classes.
Especificação sem implementação:
• Funções virtuais puras, classes abstratas e classes abstratas puras.
• Objetivo: programar pelo contrato, não pela implementação.
Gabaritos (Templates):
• Outro mecanismo para programação genérica, diferente de herança.
• Tipo do objeto não modifica o comportamento.

44. ©
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Leituras adicionais
Item 35 (herança pública modela “é-um”)
Item 37 (redefinir função não virtual)
Item 44 (entender os significados em
herança)
Capítulo 12
Classes derivadas
Capítulo 12
Programação orientada a
objetos: herança

45. ©
2012
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Ivan Luiz Marques Ricarte
ricarte@unicamp.br