Suporte à Programação Orientada a Objetos

Suporte ` Programa¸˜o Orientada a Objetos
a ca

a ca
Cap´
ıtulo 12 - Livro do Sebesta

Helio Henrique L. C. Monte-Alto
Disciplina: Paradigma de Programa¸˜o Imperativa e Orientada
ca
a Objetos

2012

a ca

T´picos
o

1 Introdu¸õ
ca

2 Quest˜es de projeto
o
Exclusividade de objetos
Subclasses sõ subtipos?
a
Checagem de tipo e polimorfismo
Heran¸a unica e m´ltipla
c ´ u
Aloca¸õ e desaloca¸õ de objetos
ca ca

3 Implementa¸õ de Contru¸˜es Orientadas a Objeto
ca co

a ca
Introdu¸õ
ca

Introdu¸õ
ca

Uma linguagem OO deve prover suporte a trˆs caracter´
e ısticas:

Tipos abstratos de dados
Heran¸a
c
Vincula¸õ dinˆmica de chamadas de m´todos
ca a e
Primeira linguagem com suporte a OO: SIMULA 67
Linguagem base para uma linguagem puramente orientada a
objetos: Smalltalk

a ca
Quest˜es de projeto
o

o

a
Checagem de tipo e Polimorfismo
c ´ u
ca ca
Vincula¸õ dinˆmica e est´tica
ca a a
Classes aninhadas
Inicializa¸õ de objetos
ca

a ca
o


Vantagem
Elegˆncia e uniformidade da linguagem e seu uso.
a

a ca
o


Vantagem
a

Desvantagem
Opera¸˜es simples s˜o feitas por meio do processo de troca de
co a
mensagens
Mais lento do que no modelo imperativo

a ca
o


Vantagem
a

Desvantagem
Opera¸˜es simples s˜o feitas por meio do processo de troca de
co a
mensagens
Mais lento do que no modelo imperativo

Alternativa
Manter o modelo imperativo e adicionar o modelo OO
Pode deixar a linguagem confusa =⇒ Objetos e literais
misturados
Necessidade de wrapper classes

a ca
o

Exclusividade de objetos - Exemplos

Smalltalk e Ruby
Tudo ´ objeto.
e
As vari´veis n˜o tˆm tipo (typeless): todas s˜o referˆncias a
a a e a e
objetos.

a ca
o


Smalltalk e Ruby
Tudo ´ objeto.
e
As vari´veis n˜o tˆm tipo (typeless): todas s˜o referˆncias a
a a e a e
objetos.

C++
Mant´m todas as constru¸˜es e tipos do C
e co
Retrocompatibilidade com C ⇒ Linguagem multiparadigma

a ca
o


Java
Mant´m tipos escalares primitivos (int, boolean, char, etc)
e
Motivo: eﬁciˆncia
e
Problema: muitas classes, como ArrayList, podem conter
apenas objetos
Necess´rio o uso de wrappers
a

a ca
o
a

a

A rela¸õ entre uma classe filha e uma classe m˜e sempre ´
ca a e
a ca ´
equivalente ` rela¸õ ”E-UM”?

a ca
o
a

a

ca a e
a ca ´
Objetos da classe ﬁlha devem possuir a interface da classe m˜e
a

a ca
o
a

a

ca a e
a ca ´
Objetos da classe ﬁlha devem possuir a interface da classe m˜e
a
Um objeto da classe ﬁlha sempre pode ser substitu´ por um
ıdo
objeto da classe m˜e sem causar um erro de tipo
a

a ca
o
a

a
Rela¸õ dos modos como uma subclasse pode diferir de sua
ca
superclasse:

Mudan¸a
c Deixa de ser sub-
tipo?
M´todos p´blicos adicionais
e u ˜
NAO
Menos m´todos (oculta¸õ de
e ca SIM
m´todos p´blicos da superclasse)
e u
Tipos dos parˆmetros de m´todos
a e SIM
p´blicos diferentes
u
Tipo do retorno de m´todos p´blicos
e u SIM
diferentes
Corpo (implementa¸õ) de m´todos
ca e ˜
NAO
diferentes

a ca
o
a

Subclasses s˜o subtipos? - Exemplos
a

Smalltalk
Subclasses herdam todos os membros da superclasse, e n˜o
a
podem ocultar membros da superclasse

a ca
o
a

a

Smalltalk
a
Logo, toda subclasse ´ subtipo
e

a ca
o
a

a

Smalltalk
a
e

C++
Dois modos de deriva¸˜o: public e private
ca
Deriva¸˜o privada esconde membros p´blicos da superclasse
ca u

a ca
o
a

a

Smalltalk
a
e

C++
Dois modos de deriva¸˜o: public e private
ca
Deriva¸˜o privada esconde membros p´blicos da superclasse
ca u
Logo, nem toda subclasse ´ subtipo
e

a ca
o
a

a

Java
N˜o ´ poss´ ocultar membros da superclasse
a e ıvel

a ca
o
a

a

Java
a e ıvel
M´todos com mesmo nome mas tipos dos parˆmetros e tipo
e a
de retorno diferentes ⇒ m´todos sobrecarregados
e

a ca
o
a

a

Java
a e ıvel
e a
e
e

a ca
o
a

a

Java
a e ıvel
e a
e
e

Ruby
´
E poss´ mudar controles de acesso de membros da
ıvel
superclasse

a ca
o
a

a

Java
a e ıvel
e a
e
e

Ruby
´
E poss´ mudar controles de acesso de membros da
ıvel
superclasse
Logo ´ poss´ ocultar membros da superclasse, e portanto
e ıvel
subclasses nem sempre s˜o subtipos
a

a ca
o


Polimorﬁsmo
Vari´vel polim´rﬁca: pode referenciar objetos da classe m˜e
a o a
e das classes descendentes

a ca
o


Polimorfismo
a o a
Polimorfismo requer vincula¸õ dinˆmica de m´todos
ca a e

a ca
o


Polimorfismo
a o a
ca a e
Vincula¸õ dinˆmica ⇒ Custo adicional em tempo de
ca a
execu¸õ
ca

a ca
o


Polimorfismo
a o a
ca a e
Vincula¸õ dinˆmica ⇒ Custo adicional em tempo de
ca a
execu¸õ
ca

Checagem dinˆmica de tipo
a
A classe real do objeto apontado pela vari´vel nõ pode ser
a a
determinada em tempo de compila¸õca
Problemas:
Custo da checagem em tempo de execu¸õ
ca
Atrasos na deteçõ de erros
ca

a ca
o

Checagem de tipo e polimorﬁsmo - Exemplos

Smalltalk e Ruby
Somente vincula¸˜o dinˆmica de m´todos
ca a e
´
Unica checagem de tipo: garantir que uma mensagem
encontra o m´todo correspondente
e

a ca
o


Smalltalk e Ruby
ca a e
´
e

C++
Permite vincula¸õ dinˆmica e est´tica
ca a a
M´todos definidos com virtual ⇒ vincula¸õ dinˆmica
e ca a

a ca
o


Smalltalk e Ruby
ca a e
´
e

C++
ca a a
M´todos definidos com virtual ⇒ vincula¸õ dinˆmica
e ca a

Java
ca a a
M´todos definidos com final, static ou private ⇒
e
vincula¸õ est´tica
ca a

a ca
o
c ´ u

c ´ u

Heran¸a m´ltipla: uma classe pode herdar de mais de uma
c u
classe?

a ca
o
c ´ u

c ´ u

c u
classe?
Problemas
Complexidade
Se duas superclasses deﬁnem o mesmo m´todo, qual deles deve ser
e
chamado?
Heran¸a compartilhada (diamante)
c
Torna o projeto do programa mais complexo: muitas dependˆncias
e
no c´digo ⇒ manuten¸˜o mais dif´
o ca ıcil

a ca
o
c ´ u

c ´ u

c u
classe?
Problemas
Complexidade
Se duas superclasses definem o mesmo m´todo, qual deles deve ser
e
chamado?
Heran¸a compartilhada (diamante)
c
Torna o projeto do programa mais complexo: muitas dependˆncias
e
no c´digo ⇒ manuten¸õ mais dif´
o ca ıcil
Eficiˆncia
e
Requer uma opera¸õ a mais a cada chamada de m´todo
ca e
Custo adicional nõ muito alto
a

a ca
o
c ´ u

c ´ u

a ca
o
c ´ u

Heran¸a unica e m´ltipla - Exemplos
c ´ u

Smalltalk
Somente heran¸a unica
c ´

a ca
o
c ´ u

c ´ u

Smalltalk
c ´

C++
Permite heran¸a m´ltipla
c u
Desambigua¸˜o de membros com mesmo nome ⇒ Operador
ca
de resolu¸˜o de escopo (::)
ca

a ca
o
c ´ u

c ´ u

Java
c ´
Interfaces
Podem ser usadas para simular heran¸a m´ltipla
c u
Proveem um tipo de polimorﬁsmo (interfaces podem ser
tratadas como tipos)
A classe deve implementar todos os m´todos da interface ⇒
e
Evita os problemas de m´ltipla heran¸a
u c

Ruby
c ´
M´dulos
o
Permite que uma classe herde todas as fun¸oes de um m´dulo
c˜ o

a ca
o
ca ca

ca ca

A aloca¸˜o deve ser apenas dinˆmica na heap (new), ou deve
ca a
permitir dinˆmica na pilha?
a

a ca
o
ca ca

ca ca

ca a
a
Apenas dinˆmica na heap
a
M´todo uniforme de cria¸õ e acesso por meio de ponteiros
e ca
ou vari´veis de referˆncia
a e
Simplifica opera¸˜es de atribui¸õ
co ca
Permite desreferenciamento impl´
ıcito

a ca
o
ca ca

ca ca

ca a
a
Apenas dinˆmica na heap
a
M´todo uniforme de cria¸õ e acesso por meio de ponteiros
e ca
ou vari´veis de referˆncia
a e
Simplifica opera¸˜es de atribui¸õ
co ca
Permite desreferenciamento impl´
ıcito

Com aloca¸õ na pilha
ca
Dificulta atribui¸õ de subtipos
ca
O espa¸o alocado na pilha para um tipo pode ser insuficiente
c
para um subtipo.

a ca
o
ca ca

Aloca¸˜o de objetos - Exemplos
ca

Smalltalk, Java e Ruby
Aloca¸˜o na heap apenas
ca
Desreferenciamento impl´
ıcito

a ca
o
ca ca

Aloca¸õ de objetos - Exemplos
ca

Aloca¸õ na heap apenas
ca
Desreferenciamento impl´
ıcito

C++
Permite aloca¸õ na pilha
ca
Desrefenciamento expl´
ıcito

a ca
o
ca ca

Desaloca¸õ de objetos
ca

Desaloca¸õ expl´
ca ıcita
O programador deve se preocupar com a desaloca¸õ
ca
(delete)
Pode criar ponteiros / referˆncias pendurados
e

a ca
o
ca ca

Desaloca¸õ de objetos
ca

ca ıcita
O programador deve se preocupar com a desaloca¸õ
ca
(delete)
Pode criar ponteiros / referˆncias pendurados
e

Desaloca¸õ impl´
ca ıcita
Requer algum mecanismo para desalocar automaticamente

a ca
o
ca ca

Desaloca¸˜o de objetos - Exemplos
ca

ca ıcita
Coletor de lixo (garbage collector )

a ca
o
ca ca

ca

ca ıcita

Java
M´todo finalize(): permite destravar acesso a outros
e
recursos al´m da mem´ria quando coletor de lixo desaloca a
e o
mem´ria (Ex: arquivos em disco)
o

a ca
o
ca ca

ca

ca ıcita

Java
M´todo finalize(): permite destravar acesso a outros
e
recursos al´m da mem´ria quando coletor de lixo desaloca a
e o
mem´ria (Ex: arquivos em disco)
o

C++
ca ıcita
Permite deﬁni¸˜o de destruidor
ca
Comando delete

a ca
o
ca ca

Classes aninhadas

Motiva¸õ
ca
Oculta¸õ de informa¸õ
ca ca
Classe vis´ apenas dentro de outra classe
ıvel

a ca
o
ca ca

Classes aninhadas

Motiva¸õ
ca
Oculta¸õ de informa¸õ
ca ca
Classe vis´ apenas dentro de outra classe
ıvel

Quest˜es
o
Quais membros da classe externa sõ vis´
a ıveis ` classe
a
aninhada?
Quais membros da classe aninhada sõ vis´
a ıveis ` classe
a
externa?

a ca
o
ca ca

Classes aninhadas - Exemplos

Java
Inner classes: classes aninhadas n˜o-est´ticas
a a
Classes aninhadas est´ticas
a
Classes anˆnimas
o
Classes aninhadas locais (dentro de um m´todo)
e
Tem acesso aos membros da classe externa e `s vari´veis locais
a a
declaradas com final
Membros da classe aninhada vis´
ıveis apenas dentro do m´todo
e

a ca
Implementa¸õ de Contru¸oes Orientadas a Objeto
ca c˜

ca c˜

Estrutura dos dados
Class instance record (CIR): similar aos registros (structs em
C, record em Pascal, etc.)
Constru´ em tempo de compila¸õ
ıda ca
Subclasses: ´ a CIR da superclasse com as entradas para os
e
novos atributos anexadas ao final

a ca
ca c˜

ca c˜

a ca
ca c˜

Tarefas

1 Considere as linguagens apresentadas como exemplo
(Smalltalk, Java, C++ e Ruby). Enumere os pr´s e contras
o
de cada linguagem. Tome em considera¸õ a forma como as
ca
quest˜es de projeto sõ implementadas. Considere tamb´m
o a e
quest˜es como desempenho, legibilidade e confiabilidade.
o

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