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Tema 9: Programación Orientada a Objetos

Sesión 26: Programación Orientada a Objetos (1)

miércoles 11 de mayo de 2011

Referencias

• Capítulo 9 PLP

• Guia rápida sobre clases y objetos en la guía de Racket

• Especificación del módulo de Classes and objects en el manual de Racket

Indice de hoy

• Ideas fundamentales de la POO

• POO en Racket

• Objetos y clases

• Herencia

• Interfaces

Programación Orientada a Objetos

• La Programación Orientada a Objetos es un paradigma de programación que explota en los 80 pero nace a partir de ideas a finales de los 60 y 70

• Smalltalk como lenguaje paradigmática de POO; desarrollado en Xerox Park a finales de los 70

• Alan Kay es el diseñador del Smalltalk y el creador el término “Object-Oriented”

• Artículo de Alan Kay:“The Early History of Smalltalk”,ACM SIGPLAN, March 1993

• Lenguajes POO: Smalltalk, Java, Ruby, Python, C#, C++ (si se usa con prudencia)

Alan Key

• “I invented the term Object-Oriented and I can tell you I did not have C++ in mind.”

• “Smalltalk is not only NOT its syntax or the class library, it is not even about classes. I'm sorry that I long ago coined the term objects for this topic because it gets many people to focus on the lesser idea.The big idea is messaging.”

• “Smalltalk's design--and existence--is due to the insight that everything we can describe can be represented by the recursive composition of a single kind of behavioral building block that hides its combination of state and process inside itself and can be dealt with only through the exchange of messages.”

¿Interesados en SmallTalk?

• Visitar:

• http://www.squeak.org/

• http://swiki.agro.uba.ar/small_land

• http://www.squeakland.org

El comienzo de la POO y de las interfaces de usuario: Ivan Sutherland y Sketchpad

• Vídeo en YouTube

Del paradigma imperativo al OO

• Programación procedural: estado abstracto (tipos de datos y barrera de abstracción) + funciones

• Siguiente paso: agrupar estado y funciones en una única entidad

• Los objetos son estas entidades

Algunas características POO

• Objetos (creados/instanciados en tiempo de ejecución) y clases (plantillas estáticas/tiempo de compilación)

• Los objetos agrupan estado y conducta (métodos) Los métodos se invocan mediante mensajes

• Dispatch dinámico: cuando una operación es invocada sobre un objeto, el propio objeto determina qué código se ejecuta. Dos objetos con la misma interfaz pueden tener implementaciones distintas.

• Herencia: las clases se pueden definir utilizando otras clases como plantillas y modificando sus métodos y/o variables de instancia.

Objeto

• Un objeto contiene un estado (atributos o variables de instancia) y un conjunto de funciones (métodos) que implementan las funcionalidades soportadas

• Al ejecutar un método, el objeto modifica su estado

• Pedimos a un objeto que ejecute un método lanzándole un mensaje

• Una clase es la plantilla que sirve para definir los objetos

• En una clase se define los elementos que componen el objeto (sus atributos o campos) y sus métodos

• En una clase también se pueden definir variables (variables de clase) compartidas por todos los objetos de esa clase

POO en Scheme

(require (lib "class.ss"))

(define persona% (class object% (init-field nombre nif) (field (apellidos null) (fecha-nacimiento null))

(define/public (di-hola) (printf "Hola, soy ~a~%" nombre))

(super-new)))

(define p1 (new persona% (nif '212121232) (nombre "Pepito")))(send p1 di-hola)

Sintaxis class

(class <super-clase> (init-field <var1> ... <varn>) (field (<var1> <valor1>) ... (<varn> <valorn>))

(define/public (<metodo> <args>) <cuerpo>)

(super-new <args>) <sentencias-inicializacion>)

Sintaxis new y paso de mensajes

(new <clase> (<arg1> <val1>) ... (<argn> <valn>))

(send <objeto> <metodo> <arg1> ... <argn>)

Herencia

• Al definir una clase hay que indicar la superclase que extiende

• La superclase por defecto es object%

• La clase hereda los métodos y atributos de la superclase: los objetos de la clase pueden ejecutar los métodos de la clase y los de la superclase

Invocación

• Todos los campos y métodos definidos en una clase pueden usarse directamente en los métodos de esa clase

• Los métodos de la superclase pueden invocarse desde el propio objeto utilizando (send this <metodo>)

• Los métodos y campos de la superclase pueden incluirse en el ámbito de la clase usando las palabras claves inherit y inherit-fields

Ejemplo clase figura

• Definimos una clase figura% con el campo de inicialización nombre y los campos coord-inf-izq y coord-sup-der. Métodos: draw-bounding-box y los setters necesarios.

• Definimos una clase rectangulo% que extiende figura% con los campos de inicialización pos-xy, alto y ancho. Métodos: draw y area.

Ejemplo clase figura

(define figura% (class object% (init-field nombre) (field (coord-sup-izq null) (coord-inf-der null)) (define/public (get-nombre) nombre) (define/public (set-coords c1 c2) (set! coord-sup-izq c1) (set! coord-inf-der c2)) (define/public (draw-bounding-box) (let ((c1 coord-sup-izq) (c2 coord-inf-der)) (draw-solid-rect c1 (- (posn-x c2) (posn-x c1)) (- (posn-y c2) (posn-y c1))))) (super-new)))

3 formas de definir la subclase rectangulo

• Ejemplo 1

(define rectangulo% (class figura% (init-field pos-xy alto ancho) (define/public (area) (* alto ancho)) (super-new) (send this set-coords pos-xy (make-posn (+ (posn-x pos-xy) ancho) (+ (posn-y pos-xy) alto)))))

• Ejemplo 2

(define rectangulo% (class figura% (init-field pos-xy alto ancho) (inherit-field coord-sup-izq coord-inf-der) (define/public (area) (* alto ancho)) (super-new) (set! coord-sup-izq pos-xy) (set! coord-inf-der (make-posn (+ (posn-x pos-xy) ancho) (+ (posn-y pos-xy) alto)))))

• Ejemplo 3

(define rectangulo% (class figura% (init-field pos-xy alto ancho) (inherit set-coords) (define/public (area) (* alto ancho)) (super-new) (set-coords pos-xy (make-posn (+ (posn-x pos-xy) ancho) (+ (posn-y pos-xy) alto)))))

Relaciones entre objetos

• Las variables y parámetros guardan referencias a objetos

• Más de una variable puede referenciar al mismo objeto

• En la mayoría de lenguajes OO coexisten objetos y datos primitivos

• La semántica de la asignación en un dato primitivo es de copia y en objeto es de referencia

(define persona% (class object% (init-field nombre) (field (apellidos null) (fecha-nacimiento null) (amigos null))

(define/public (es-amigo? otro) ;memq comprueba si otro está en amigos usando la igualdad eq? (if (memq otro amigos) #t #f))

(define/public (añade-amigo otro) (if (not (es-amigo? otro)) ; tambien es posible llamar a los métodos directamente (begin (set! amigos (cons otro amigos)) (send otro añade-amigo this))))

(define/public (saludan-amigos) (for-each (lambda (f) (send f di-hola)) amigos))

(define/public (set-apellidos nuevos-apellidos) (set! apellidos nuevos-apellidos))

(define/public (set-fecha-nacimento fecha) (set! fecha-nacimiento fecha))

(define/public (get-nombre-completo) (if (not (null? apellidos)) (string-append nombre " " apellidos) nombre))

(define/public (di-hola) (define nombre-completo (send this get-nombre-completo)) (printf "hola, soy ~a~%" nombre-completo))

(super-new)))

(define nadal (new persona% (nombre "Rafa")))(define federer (new persona% (nombre "Roger")))(define djokovic (new persona% (nombre "Novak")))(send nadal añade-amigo federer)(send nadal añade-amigo djokovic)(send nadal saludan-amigos)(send federer saludan-amigos)

Herencia y polimorfismo

(define mago% (class persona% (init-field nombre-pila nivel-conjuro) (field (energia 100) (vida #t)) (inherit-field nombre)

(define/public (get-nivel-conjuro) nivel-conjuro)

(define/public (get-energia) energia)

(define/public (rayo) (set! energia (- energia 10)) (if (< 0 energia) (set! vida #f)))

(define/public (lanza-conjuro otro-mago) (define otro-nombre (send otro-mago get-nombre-completo)) (define nivel-otro (send otro-mago get-nivel-conjuro)) (printf "Yo, ~a, lanzo un conjuro a ~a~%" nombre otro-nombre) (if (< nivel-otro nivel-conjuro) (begin (send otro-mago rayo) (printf "Mi conjuro te ha alcanzado, ~a~%" otro-nombre)) (printf "~a, admito que eres más poderoso que yo" otro-nombre)))

(super-new (nombre (string-append "Mago " nombre-pila)))))

Herencia y polimorfismo

(define gandalf (new mago% (nombre-pila "Gandalf") (nivel-conjuro 100)))(define saruman (new mago% (nombre-pila "Saruman") (nivel-conjuro 90)))(send gandalf lanza-conjuro saruman)(send saruman lanza-conjuro gandalf)

(define enano% (class persona% (inherit-field nombre) ;; Reescritura de métodos (define/override (di-hola) (printf "Mmmm.. soy ~a y estoy hambriento!~%" nombre))

(super-new)))

(define frodo (new persona% (nombre "Frodo")))

(send frodo añade-amigo gandalf)(send frodo saludan-amigos)(send gandalf saludan-amigos)

(define gimli (new enano% (nombre "Gimli")))(send frodo añade-amigo gimli)(send frodo saludan-amigos)

Interfaz

• Una interfaz define un conjunto de métodos

• Cuando declaramos una clase que implementa una interfaz estamos obligados a implementar todos sus métodos

• Una interfaz no define una implementación (no podemos definir campos en una interfaz)

• Una clase puede implementar más de una interfaz, sin las ambiguedades de la herencia múltiple

Ejemplo clases geométricas

• Clase figura%:

(define figura% (class object% (init-field nombre) (field (coord-sup-izq null) (coord-inf-der null)) (define/public (get-nombre) nombre) (define/public (set-coords c1 c2) (set! coord-sup-izq c1) (set! coord-inf-der c2)) (define/public (print) (printf "[Figura ~a]\n" nombre)) (define/public (draw-bounding-box) (let ((c1 coord-sup-izq) (c2 coord-inf-der)) (draw-solid-rect c1 (- (posn-x c2) (posn-x c1)) (- (posn-y c2) (posn-y c1))))) (super-new)))

Ejemplo clases geométricas

• Interfaces dibujable% y printable%

(define dibujable% (interface () draw))(define printable% (interface () print))

(define circulo% (class* figura% (dibujable% printable%) ;; por que no da error? ;; dónde está la ;;implementación de print? (init-field centro radio) (inherit set-coords) (define/public (area) (* 3.14159 radio radio)) (define/public (draw) (draw-solid-disk centro radio 'red)) (super-new) (set-coords (make-posn (- (posn-x centro) radio) (- (posn-y centro) radio)) (make-posn (+ (posn-x centro) radio) (+ (posn-y centro) radio)))))

Ejemplo completo (herencia e interfaces): stack

(define i-stack% (interface () push! pop! is-empty?))

(define stack% (class* object% (i-stack%) (init-field (name 'stack)) (field (stack null))

(define/public (push! v) (set! stack (cons v stack)))

(define/public (pop!) (let ((v (car stack))) (set! stack (cdr stack)) v))

(define/public (is-empty?) (null? stack))

(define/public (print-name) (display name) (newline))

(super-new)))

(define fancy-stack% (class stack% (inherit-field name)

(define/override (push! v) (super push! (cons 'fancy v)))

(super-new)))

(define double-stack% (class stack% (inherit push!)

(define/public (double-push! v) (push! v) (push! v))

(super-new (name 'double-stack))))

(define safe-stack% (class stack% (inherit is-empty?)

(define/override (pop!) (if (is-empty?) #f (super pop!)))

(super-new)))

(define i-extended-stack% (interface (i-stack%) size))

(define extended-stack% (class* safe-stack% (i-extended-stack%) (inherit-field stack)

(define/public (size) (length stack))

(super-new)))

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Programación I (Programación Orientada a Objetos)

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