Programação orientada a objetos: herança

Programação orientada a objetos: herança
© 2012 Ivan L. M. Ricarte

Prof. Dr. Ivan Luiz Marques Ricarte

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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

http://ingenieriainformatica.info/
práticas, fundamentadas em ocultar
e encapsular os dados que
representam um item de
informação.

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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:

Smart data
structures and dumb
code works a lot
http://lwn.net/2000/features/ESR/

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.”

Cápsula: estojo.

http://magistralfarma.blogspot.com.br/2011/04/farmacia-de-manipulacao-por-onde.html
6

Encapsulação em C++

Definição de uma classe:

• Congrega atributos e métodos (funções membro).

• Tratados como uma unidade (objeto).

Data hoje(5,10,2012);

dia: 5
mes: 10
ano: 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/ 10

Composição em C++

Classes existentes utilizadas para definir novas classes:

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Os pilares da programação orientada
a objetos

http://gestaoeevolucao.blogspot.com.br
Ocultação

Composição

Encapsulação

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O pilar que completa a programação orientada a objetos
HERANÇA

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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.” Michaelis Moderno Dicionário da Língua Portuguesa

“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.”
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.” Craig Larman

“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.” 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

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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).

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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++.” Scott Meyers

É preciso conhecer bem os recursos associados da
linguagem de programação para evitar problemas na
implementação de sistemas.
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Herança em C++
DECLARAÇÃO DE CLASSES DERIVADAS

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Como declarar uma classe derivada
em C++

class Derivada : public Base {

...

};

Base b; Derivada d;

Base 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:
nome_

Aluno a:
nome_
ra_

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Restrições de acesso na classe derivada

No entanto, restrições de visibilidade são preservadas:

nome_ é private de Pessoa!

Como definir e manipular essa parte da informação no objeto da
classe derivada?

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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.

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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!

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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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Herança em C++
A HERANÇA DO COMPORTAMENTO

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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:

Saída: Ivan Método definido na classe base

Padrão: assinatura, especificação e implementação são herdadas.

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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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Redefinição

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

Saída: Academico Ivan

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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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Herança em C++
RECURSOS PARA A PROGRAMAÇÃO GENÉRICA

32

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/
34


Declaração das classes

35

Exemplo de execução
(sem polimorfismo)

Saída:
Lara
Academico Pedro
Professor Ivan

36

Tentativa de tratar objetos
genericamente

Saída:
Lara
Pedro
Ivan

37

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
39

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

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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: virtual string nome() = 0;

• Classe derivada deve redefinir o método, não há
implementação padrão.
41


Programação orientada a objetos em C++
PRÓXIMOS PASSOS

42

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.
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Leituras adicionais

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

44


Ivan Luiz Marques Ricarte
ricarte@unicamp.br

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