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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
miércoles 11 de mayo de 2011
Indice de hoy
• Ideas fundamentales de la POO
• POO en Racket
• Objetos y clases
• Herencia
• Interfaces
miércoles 11 de mayo de 2011
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)
miércoles 11 de mayo de 2011
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.”
miércoles 11 de mayo de 2011
¿Interesados en SmallTalk?
• Visitar:
• http://www.squeak.org/
• http://swiki.agro.uba.ar/small_land
• http://www.squeakland.org
miércoles 11 de mayo de 2011
El comienzo de la POO y de las interfaces de usuario: Ivan Sutherland y Sketchpad
• Vídeo en YouTube
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
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.
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
Clase
• 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
miércoles 11 de mayo de 2011
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)
miércoles 11 de mayo de 2011
Sintaxis class
(class <super-clase> (init-field <var1> ... <varn>) (field (<var1> <valor1>) ... (<varn> <valorn>))
(define/public (<metodo> <args>) <cuerpo>)
(super-new <args>) <sentencias-inicializacion>)
miércoles 11 de mayo de 2011
Sintaxis new y paso de mensajes
(new <clase> (<arg1> <val1>) ... (<argn> <valn>))
(send <objeto> <metodo> <arg1> ... <argn>)
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
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.
miércoles 11 de mayo de 2011
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)))
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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)))))
miércoles 11 de mayo de 2011
3 formas de definir la subclase rectangulo
• 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)))))
miércoles 11 de mayo de 2011
3 formas de definir la subclase rectangulo
• 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)))))
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
Relaciones entre objetos
(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))
miércoles 11 de mayo de 2011
Relaciones entre objetos
(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)
miércoles 11 de mayo de 2011
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)))))
miércoles 11 de mayo de 2011
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)
miércoles 11 de mayo de 2011
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
miércoles 11 de mayo de 2011
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)))
miércoles 11 de mayo de 2011
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)))))
miércoles 11 de mayo de 2011
Ejemplo completo (herencia e interfaces): stack
miércoles 11 de mayo de 2011
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)))
miércoles 11 de mayo de 2011
Ejemplo completo (herencia e interfaces): stack
(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)))
miércoles 11 de mayo de 2011
Ejemplo completo (herencia e interfaces): stack
(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)))
miércoles 11 de mayo de 2011
