Objektno orjentirano programiranje

Predavanje 4

Objektno orijentirani koncepti

Konstruktori

• Metoda koja se poziva prilikom stvaranja novog objekta

• Svojstveni su OO programiranju

• Imaju isto ime kao i klasa i nemaju povratnu vrijednost

• Konstruktor za klasu Osoba bi izgledao ovako:

public Osoba (){

/*Kod potreban za konstrukciju */

}

Konstruktori

• Kompajler prepozna da je ime identično imenu klase i smatra tu metodu konstruktorom

• Ovo nije konstruktor:

public int Osoba (){

/*Kod potreban za konstrukciju */

}

Sintaksa neće prouzrokovati greške pri kompajliranju ali se program neće ponašati kako očekujemo

Kada se konstruktor poziva?

• Kada se stvara novi objekt, jedna od prvih stvari biti će poziv konstruktora

• Poziv se događa automatski

• Osoba x = new Osoba();

• Ključna riječ new stvara novu instancu klase Osoba i alocira potrebnu memoriju

• Konstruktor služi da bi se obavila potrebna inicijalizacija objekta

• Objekt se postavlja na svoje početno, stabilno stanje

• Npr. ako imamo atribut klase koji se predstavlja brojač:• brojač=0;

Default konstruktor

• Ako napišemo klasu koja ne sadrži konstruktor program će se ipak kompajlirati i objekt možemo koristiti

• Klasi se dodjeljuje default konstruktor

• Uvijek postoji barem jedan konstruktor

• U slučaju da se radi o naslijeđenoj klasi default konstruktor poziva konstruktor roditeljske klase

• Dobra praksa je uvijek napisati konstruktor – makar prazan, pa u njega naknadno dodati kod kada zatreba

Višestruki konstruktori

• Objekte možemo stvoriti na više načina

• Možemo napisati više različitih kostruktora

public class Count{

int count;

public Count(){

count = 0;

}

};

• Ovo je slučaj kada želimo brojač inicijalizirati sa 0

Višestruki konstruktori

• Možemo dodati i konstruktor koji postavlja counter na neku zadanu vrijednostpublic Count(int number){

count = number;

}

• Sada imamo dva konstruktora (s istim imenom) koji imaju različite funkcionalnosti

• Ovo se zove preopterećivanje metoda (eng. method overloading)

• Većina OO programskih jezika dozvoljava preopterećivanje metoda

Preopterećivanje metoda

• Isto ime metode, ali različit broj ili tip argumenata koje ona prima

• Metode imaju različiti potpis

• Potpis uključuje ime metode i listu argumenata

Potpis

public string dohvatiZapis(int redniBroj)

Potpis = dohvatiZapis (int redniBroj)ime metode + lista argumenata

UML dijagrami

• Za čitač baze podataka iz prethodnog predavanja želimo objekte stvarati na dva načina:• Da prilikom stvaranja novog objekta specificiramo ime baze na koju se želimo

spojiti

• Da specificiramo ime baze i lokaciju kursora

Konstruktoriclass CitacBazePodataka{string imeBaze;int pozicijaKursora;

//inicijalizacija samo imenapublic CitacBazePodataka(string ime){imeBaze = ime;pozicijaKursora = 0;}

//inicijalizacija imena i kursorapublic CitacBazePodataka(string ime,int pozicija){imeBaze = ime;pozicijaKursora = pozicija;}

...//ostatak koda klase};

Konstruktor roditeljske klase

• Kada koristimo nasljeđivanje moramo poznavati i konstruktor roditeljske klase (njegovu funkcionalnost)

• Kada koristimo nasljeđivanje onda nasljeđujemo atribute i metode od roditelja

• Trebamo poznavati ponašanje roditeljske klase

• Kako se nasljeđuje konstruktor?

Konstruktor roditeljske klase

• 1. poziva se konstruktor roditeljske klase (ovo se događa automatski, ne moramo sami obaviti poziv)

• 2. inicijaliziraju se atributi (npr. kao pozicija kursora u prethodnom primjeru)

• 3. Ostali dio koda konstruktora se izvršava

Dobra praksa kod dizajna konstruktora

• Inicijalizacija svih atributa

• Npr. u Javi se atribut ne može koristiti ako prethodno nije inicijaliziran

• Postavljanje na stabilno stanje atributa

• Konstruktori nam osiguraju stabilno stanje objekta nakon konstrukcije

• Npr. inicijaliziranje atributa na 0 ako se radi o djelitelju predstavlja nestabilno stanje

• Potrebno je unaprijed definirati koja su stabilna stanja svih atributa

Manipulacija pogreškama (error handling)

• rijetki su slučajevi kada se klasa napiše savršeno u prvoj iteraciji

• Vrlo je vjerojatno da će doći do neke vrste pogreške

• 4 načina nošenja s pogreškama:• Ignorirati problem – nije najbolja ideja!

• Provjeriti moguće probleme i u tom slučaju izaći iz programa

• Provjeriti moguće probleme, uhvatiti pogrešku i riješiti problem

• Generirati iznimku – često najbolji način

Ignoriranje problema

• Najgori scenarij

• Iako možda utjecaj problema i ne izgleda značajno u odnosu na cjelokupnu funkcionalnost problema – dobra praksa je ispraviti ga

• Efekt problema se može dalje propagirati u programu što vodi do ozbiljnijih pogrešaka

• Osnovno pravilo je da se aplikacija nikada ne bi smjela srušiti

• Možemo i dobivati krive rezultate bez da smo svjesni problema

Provjera problema i izlazak iz programa

• Pronađemo potencijalni problem i izađemo iz programa

• Aplikacija može korisniku prikazati poruku sa pogreškom i izaći

• Bolje od ignoriranja problema ali nije najbolje rješenje

• U ovom slučaju prija izlaska možemo sačuvati datoteke i podatke

Provjera problema i pokušaj oporavka

• Bolja opcija od izlaska iz programa

• Problem se detektira u kodu i aplikacija ga pokušava ispraviti

• U primjeru možda 1 nije ispravno rješenje, možda korisnika trebamo pitati za novu vrijednost

• Nije uvijek jednostavno pronaći gdje se pogreška prvo pojavljuje

if (a == 0)a = 1;

c = b / a;

Generiranje iznimki

• Većina OO jezika omogućava generiranje iznimki

• Iznimke na pružaju način detektiranja problema i manipulaciju

• Ključne riječi try i catch try{

//Potencijalno nesiguran kod

}catch (Exception e){

//Kod za hvatanje iznimke

}

Try-catch

• U slučaju da se generiria iznimka i try bloku – onda je catch blok „uhvati”• Izvršavanje try bloka se zaustavlja

• catch blokovi se progledavaju da se ustanovi koji blok hvata tu vrstu iznimke (može biti više catch blokova za isti try blok)

• U slučaju da jednoj razini razini nema prikladnihj catch blokova iznimka se šalje na višu razinu. U slučaju da nijedan kod ne hvata tu vrstu iznimke onda se ona šalje sustavu – rezultat je nepredvidljiv

• U slučaju da postoji prikladni catch blok – njegov kod se izvršava

• Slijed programa se onda nastavlja iza try-catch bloka

Try-catch

• Različite razine pogrešaka mogu se hvatati u try-catch bloku

• Možemo hvatati sve pogreške ili samo one specifične, npr. aritmetičke pogreške

try{

//Potencijalno nesiguran kodbrojac = 0;brojac = brojac / 5;

}catch (ArithmeticException e){

//Kod za hvatanje iznimkeIspis(e.getMessage());brojac = 1;}Ispis("Uspjesno rukovanje iznimkom");

Generalni try-catch

• Hvata bilo koju vrstu pogrešaka

try{

//Potencijalno nesiguran kod

}catch (Exception e){

//Kod za hvatanje iznimke

}

Koncept dosega (eng. scope)

• Više objekata se može stvoriti iz iste klase

• Svaki od objekata ima jedinstveno stanje i identitet

• Svaki objekt se zasebno stvara i ima svoju lokaciju u memoriji

• Neki atributi ako se definiraju na prikladan način mogu biti dijeljeni među svim objektima iste klase

• Stanje objekta je predstavljeno atributima

• Postoje tri vrste atributa:• Lokalni atributi

• Atributi objekta

• Atributi klase

Lokalni atributi

• Lokalni atributi su varijable pojedinih metoda

• Atributi postoje u određenom dosegu

• Kada se Metoda1 pozove brojač se stvara i kada završi s radom uništava se

public class Broj{

public Metoda1(){int brojac;

}public Metoda2(){

}};

Atributi objekta

• Postoje situacije kada je potrebno da se neki atribut objekta zajednički koristi od strane više metoda tog objekta

public class Broj{int brojac; //Dostupan metodama Metoda1 i Metoda2

public Metoda1(){brojac = 1;

}public Metoda2(){

brojac = 2;}

};

Atributi objekta

• U ovom slučaju atribut brojač je definiran izvan dosega obje metoda, ali ga one mogu koristiti jer je unutar dosega klase

• Sve te metode koriste isti atribut u memoriji

• Međutim, atribut brojač se ne dijeli među različitim objektima

Atributi objekta - primjer

• Postoje tri zasebne memorijske lokacije za atribute brojač

• Korištenje this pointera za pristup atributu objekta

• this – je referenca na trenutni objekt

public class Broj{int brojac; public Metoda1(){

int brojac;

}public Metoda2(){

int brojac;}

};public Metoda1(){

int brojac;this.brojac = 1;

}

Atributi klase

• Moguće je da više objekata dijeli isti atribut

• U Javi, C# i C++ se ovo može napraviti deklaracijom atributa kao static

• Na ovaj način se koristi samo jedna fizička lokacija u memoriji

public class Broj{static int brojac;

public Metoda1(){

}

};

Preopterećenje operatora (eng. operator overloading)• Neki jezici poput C++ dozvoljavaju preopterećenje operatora

• Definiramo novu funkcionalnost za operator

• x=5+6;

• Većina ljudi kada vidi + operator pretpostavlja zbrajanje

• + može predstavljati i druge funkcionalnosti ovisno o tipu, npr. konkatenacija stringa

String ime = "Ivan", prezime = "Ivić";String imeIPrezime = ime + " " + prezime;

Preopterećivanje operatora

• Možemo definirati svoj operator koji npr. zbraja matrice

• Međutim – ovo može zbuniti programere ako ne znaju koji su operatori preopterećeni i što rade

• Neki OO jezici zbog toga ne dozvoljavaju peropterećenje operatora, npr. Java i .NET jezici

• Ako budete koristili preopterećivanje operatora u C++ jeziku treba voditi računa da se ne zbune ostali koji budu koristili te operatore

Matrica a, b, c;c = a + b;

Preopterećivanje operatora

Complex a(1.2, 1.3); //this class is used to represent complex numbers

Complex b(2.1, 3); //notice the construction taking 2 parameters for the real and imaginary part

Complex c = a + b; //for this to work the addition operator must be overloaded

//Bez preopterećenog + operatora poziv zbrajanja igledao bi ovako

Complex c = a.Add(b);

Preopterećivanje operatoraclass Complex

{

public:

Complex(double re, double im)

:real(re), imag(im)

{};

Complex operator+(const Complex& other);

Complex operator=(const Complex& other);

private:

double real;

double imag;

};

Complex Complex::operator+(const Complex& other){double result_real = real + other.real;double result_imaginary = imag + other.imag;return Complex(result_real, result_imaginary);}

Operacije nad objektima

• Kod kopiranja ili uspoređivanja primitivnih tipova podataka proces je vrlo jednostavan

• Problem kod kompleksnih struktura podataka ili objekata je da mogu sadržavati reference

• Kopiranje reference ne kopira strukturu podataka ili objekt koji se referencira

• Ista problem je sa usporedbama, uspoređuju se reference, a ne objekti koje se referencira

• Objekti mogu sadržavati reference na objekte koji sadrže reference (problem ima svoju dubinu)

Operacije nad objektima

• Plitko kopiranje (eng. shallow copy) –kopiraju se samo refrence

• Duboko kopiranje (eng. deep copy) –kopiraju se i objekti koji su referencirani (potrebno je proći cijelu dubinu stabla ako ima više nivoa referenciranja)

• Klase bi također trebale pružiti i funkciju za usporedbu – da smo sigurni da na ispravan način uspoređujemo objekte

OO - generalni pojmovi

• ADT – Abstract Data Types (apstraktni tipovi podataka) – generalan pojam koji označava kolekciju podataka i operacije nad tim podacima

• Bez razumijevanja ADT programeri stvaraju klase koju su to samo po imenu – u stvarnosti su samo okvir za podatke koji su slabo povezani

• S razumijevanjem ADT programeri mogu dizajnirati klase koje su u početku lakše za implementaciju i kasnije lakše za održavanje

• Korištenjem ADT možemo manipulirati entitetima iz stvarnog svijeta umjesto da baratamo low-level entitetima

• Npr. možemo dodati novu ćeliju u tablicu umjesto da dodajemo čvor u vezanu listu, možemo dodati novi vagon u simulator vlaka, ukratko, možemo razmišljati u okvirima stvarnih entiteta

Primjer – korištenje fontova

trenutniFont.PostaviVeličinu(veličina)trenutniFont.UključiBold()trenutniFont.IsključiBold()trenutniFont.UključiItalic()trenutniFont.IsključiItalic()trenutniFont.PostaviTipFonta(tip)

Prednosti korištenja ADT

• Skrivanje implementacijskih detalja

• Promjene ne utječu na cijeli program

• Informativniji interfejs (prilagođavanje imena u sučelju specifičnim operacijama)

• Jednostavnije poboljšati performanse

• Manje pogrešaka – posljedica jednostavnosti korištenja (trenutniFont.UključiBold())

• Postaje lako dokumentirati funkcionalnosti

• Ne moramo slati veliku količinu odvojenih podataka kroz program

• Možemo raditi sa entitetima iz stvarnog svijeta umjesto sa low-levelimplementacijom

Primjer ADT-a

• Napisati softver koji kontrolira sustav za hlađenje nuklearnog reaktora

• Možemo sustav za hlađenje tretirati kao ADT tako da definiramo sljedeće operacije za njega:

sustavHladjenja.DohvatiTemperaturu()sustavHladjenja.PostaviBrzinuProtoka(brzina)sustavHladjenja.OtvoriVentil(brVentila)sustavHladjenja.ZatvoriVentil(brVentila)

Dobra praksa

• Koristiti standardne low-level tipove kao ADT, a ne kao low-level• Postavlja se pitanje što taj low-level tip predstavlja?

• Što predstavlja taj stog, niz ili lista?

• Ako stog predstavlja zaposlenike neke firme - treba ga tretirati kao ADT zaposlenici a ne kao stog

• Ako lista predstavlja zapise računa – možemo je interpretirati kao ADT računi

• (operacije neće biti npr. – DodajUListu() već DodajRačun())

• Trebamo koristiti najveći nivo apstrakcije koji nam je dostupan

• Koristiti i jednostavne elemente kao ADT – npr. imamo svjetlo koje ima samo dvije operacije – upali i ugasi. Dobro je napraviti ADT radi kasnije jednostavnosti, lakše dokumentacije i lakše mogućnosti naknadne promjene

Dobra praksa

• Tretirati ADT neovisno o mediju na koji se pohranjuje• Recimo da imamo veliku tablicu za usluge osiguravateljske kuće koja je zbog

veličine uvijek pohranjena na disku

• Nije dobra praksa: OsiguranjeFile.Read()

• Ako kasnije promijenimo implementaciju pa se tablica čuva u memoriji ime ADT-a više nije aktualno

• Imena klasa bi trebala biti neovisna o mediju na kojem se koriste

Dobar interfejs klase?

• Miješanje apstrakcija

• Apstrakcija na razini zaposlenik

• Apstrakcija na razini Lista

• Klasa nasljeđuje ListContainer

class Zaposlenik : public ListContainer{public:...//Javne metodevoid DodajZaposlenika(Zaposlenik zaposlenik);void UkloniZaposlenika(Zaposlenik zaposlenik);

Zaposlenik SljedećiElementListe();Zaposlenik PrviElement();Zaposlenik ZadnjiElement();...private:

...};

Apstrakcija na razini Zaposlenik

Apstrakcija na razini liste

Interfejs

• Ova klasa ne nasljeđuje ListContainer

• Neki ovo koriste radi jednostavnosti koju pruže nasljeđivanje – npr. u ovom slučaju funkcionalnosti pretraživanja ili sortiranja liste

• Poterebno je postaviti pitanje - da li je nasljeđivanje korišteno samoza is-a odnose?

class Zaposlenik{public:...//Javne metodevoid DodajZaposlenika(Zaposlenik zaposlenik);void UkloniZaposlenika(Zaposlenik zaposlenik);Zaposlenik SljedećiZaposlenik();Zaposlenik PrviZaposlenik();Zaposlenik ZadnjiZaposlenik();...private:ListContainer listaZaposlenika;...

};

Apstrakcija svih metoda na razini Zaposlenik

Klasa koristi ListContainer biblioteku koja je sada private