PROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS EN C++ 1

Paradigmas de programación
Año 2005
PROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS EN C++
1- INTRODUCCIÓN
El lenguaje C++ representa el resultado de los esfuerzos realizados para
proporcionar las ventajas de la programación Orientada a Objetos a un lenguaje
clásico, muy extendido en la programación de sistemas. Se trata de una extensión
del lenguaje C que presenta claras influencias del lenguaje Simula, que a su vez
puede considerarse como el precursor de los lenguajes POO.
El lenguaje C++ fue diseñado por Bjarne Stroustrup, cuyo objetivo era construir
un C mejorado. El resultado es un lenguaje compilativo, extensión estricta del C, al
que incorpora nuevas características, aunque no todas están relacionadas con la
programación orientada a objetos. Los programas escritos en C son totalmente
compatibles con los programas C++, aunque lo contrario no es cierto.
Algunos autores dicen, que siendo C y luego C++ lenguajes muy cerca del
hardware (orientados a la eficiencia), solo incorporan la POO en lo que no los
degrade. Sin embargo, si lo comparamos con un lenguaje puro, digamos Smalltalk
(esta comparación la hace Ravi Sethi en “Lenguajes de Programación”) vemos
que no hay nada que falte a C++ . Es verdad que es híbrido, en C++ podemos
programar en el estilo estructurado también, pero es esto un pecado?
En C++ un programa consta de objetos. Los objetos son como los tipos abstractos
de datos:
• Son un tipo de datos definido por el programador junto con un conjunto
de operaciones que se pueden realizar sobre ellos.
• Son abstractos para diferenciarlos de los tipos de datos básicos definidos,
por ejemplo int, char y double.
Un objeto es una unidad que contiene datos y las funciones que operan sobre esos
datos. A los elementos de un objeto se los conoce como miembros: las funciones que
operan sobre los objetos se denominan métodos (o funciones miembro) y los datos
se denominan miembros datos.
Los objetos soportan una serie de características específicas de los mismos:
• Se agrupan en tipos denominados clases.
• Contienen datos internos que definen su estado actual.
• Soportan ocultación de datos.
• Pueden heredar propiedades de otros objetos.
• Pueden comunicarse con otros objetos enviando o pasando mensajes.
• Tienen métodos que definen su comportamiento.
OBJETO
DIAGRAMA DE UN OBJETO
Miembros datos
K
Miembros Función (métodos)
Kkjhfkk
Interior
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I
N
T
E
R
F
A
Z
Exterior
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Los objetos pueden ser activados mediante la recepción de mensajes. Un mensaje es
una petición de un objeto a otro para que éste se comporte de una determinada
manera, ejecutando uno de sus métodos, es decir los objetos de un programa se
comunican entre sí mediante el paso o envío de mensajes.
La notación utilizada para los mensajes es:
nombre_ del _objeto.Función _miembro o método
En POO los objetos son miembros de una clase. Una clase es un tipo definido por el
usuario, está formada por los métodos y los datos que definen las características
comunes a todos los objetos de una clase.
2- CLASES
El lenguaje C++ entiende por clase un tipo de dato definido por el programador
que contiene toda la información necesaria para construir un objeto de dicho tipo
y el conjunto de operaciones que permiten manejarlo (métodos). Las clases de
C++ le permiten disfrutar de los beneficios de la modularidad, de la misma manera
que en lenguajes tales como Ada o Modula-2. La construcción de las clases se hace
de tal manera que se asegura el encapsulamiento de los objetos.
Las clases en C++ soportan los conceptos:
• Encapsulamiento de datos
• Tipos abstractos de datos.
El encapsulamiento de datos se produce cuando la representación interna de un
objeto junto con sus operaciones, se encierran en la misma estructura (la clase). La
clase define un tipo abstracto de dato.
Una clase contiene elementos dato llamado miembros dato, y funciones que
manipulan esos datos llamados miembros función o funciones miembro.
Una clase se puede definir con una estructura (struct), una unión (union) o una
clase (class). En el tipo class todos los miembros son por defecto privados. Las
estructuras y uniones son clases en las que todos sus miembros son por defecto
public, a no ser que se especifique lo contrario utilizando los especificadores de
acceso.
La sintaxis de una clase es:
class nombre_clase
{
miembro_1;
miembro_2;
......
función_miembro_1( );
función_miembro_2( );
};
//Lista de miembros
//funciones miembro
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3- OBJETOS O INSTANCIAS DE UNA CLASE
Los objetos o instancias de una clase se definen así:
nombre_clase
instancia_1 //instancia_1 es una instancia de la clase tipo
nombre_clase
4- COMPONENTES
La definición de una clase consta de dos partes: una declaración y una
implementación. La declaración lista los miembros de la clase. La
implementación o cuerpo define las funciones de la clase.
Declaración de una clase
class Contador {
long cuenta;
public:
void LeerValor(long);
long ObtenerValor( );
Implementación de una clase
void Contador ::LeerValor(long valor)
{
cuenta=valor;
}
long Contador :: ObtenerValor( )
{
return cuenta;
}
:: operador de resolución de ámbito, identifica la clase a la que pertenece la
función.
5- CONTROL DE ACCESO A UNA CLASE: VISIBILIDAD
Una de las características fundamentales de una clase es ocultar tanta información
como sea posible. Por consiguiente, es necesario imponer ciertas restricciones en el
modo en que se puede manipular una clase y de cómo se puede utilizar los datos y
el código dentro de una clase.
Una clase puede contener partes públicas y partes privadas. Por defecto, todos los
miembros definidos en la clase son privados. Para hacer las partes de una clase
públicas (esto es, accesible desde cualquier parte de su programa) deben
declararse después de la palabra reservada public. Todas las variables o funciones
definidas después de public son accesibles a las restantes funciones del programa.
Especialmente, el resto de su programa accede a un objeto a través de sus
funciones y datos públicos.
Dado que una característica clave de la POO es la ocultación de datos, debe tener
presente que aunque puede tener variables públicas, desde un punto de vista
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conceptual debe tratar de limitar o eliminar su uso. En su lugar, debe hacer todos
los datos privados y controlar el acceso a ellos, a través de funciones públicas. El
mecanismo para hacer privados datos o funciones es anteponerle la palabra
reservada private.
Por defecto, una clase es privada, aunque es conveniente especificar la visibilidad
expresamente, por legibilidad y por compatibilidad con versiones posteriores que
pueden recomendar su uso obligatorio.
Existen tres clases de usuarios de una clase:
1- La propia clase
2- Usuarios genéricos
3- Clases derivadas
Cada usuario tiene diferentes privilegios o niveles de acceso. Cada nivel de
privilegio de acceso se asocia con una palabra reservada:
1- private
2- public
3- protected
•
•
•
Por defecto todo lo declarado dentro de una clase es privado (private), y
sólo se puede acceder a ella con las funciones miembros declaradas en el
interior de la clase.
Los miembros que se declaran en la región pública (public) se puede
acceder a través de cualquier objeto de la clase de igual modo que se accede
a los miembros de una estructura en C.
Los miembros que se declaran en la región protegida (protected) sólo se
pueden acceder por funciones miembros declaradas dentro de la clase, por
funciones miembro de clases derivadas de esta clase.
VISIBILIDAD DE UNA CLASE
CLASE
No accesible
desde
una
clase externa
Accesible
desde
una
clase externa
Privada
Datos y/o funciones
Pública
Datos y/o funciones
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class artículo {
float precio; //privado por defecto
char nombre[20]; //privado por defecto
public:
void indicar(void); //público
…..
};
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6- FUNCIONES MIEMBRO ESPECIALES
CONSTRUCTORES
Un constructor es una función especial que sirve para construir o inicializar
objetos.
Se caracteriza por:
•
•
•
•
•
•
Tener el mismo nombre de la clase que inicializa.
No devuelve valores
Puede admitir parámetros como cualquier otra función.
Pueden existir más de un constructor, e incluso no existir.
Si no se define ningún constructor de una clase, el compilador generará un
constructor por defecto.
Las funciones constructoras se llaman cuando se define el objeto.
7- HERENCIA Y POLIMORFISMO
- HERENCIA Y JERARQUIA DE CLASES
La herencia se manifiesta con la creación de un tipo definido por el usuario
(clase), que puede heredar las características de otra clase ya existente o derivar las
suyas a otra nueva clase. Cuando se hereda, las clases derivadas reciben las
características (estructuras de datos y funciones) de la clase original, a las que se
pueden añadir nuevas características o modificar las características heredadas.
La derivación de las clases consigue la reutilización efectiva del código de la clase
base para sus necesidades.
C++ utiliza un sistema de herencia jerárquica. Es decir se hereda una clase de otra,
creando nuevas clases a partir de clases ya existentes. Solo se pueden heredar
clases, no funciones ordinarias ni variables.
Una clase utilizada para derivar nuevas clases se denomina clase base (padre,
superclase o ascendiente). Una clase creada de otra clase se denomina clase
derivada o subclase. La terminología supone una clase base o clase padre, y una
clase derivada o clase hija. Esta relación supone un orden de jerarquía simple.
A su vez, una clase derivada puede ser utilizada como una clase base para derivar
más clases. Por consiguiente se puede construir jerarquías de clases, en las que
cada clase sirve como padre o raíz de una nueva clase. La siguiente figura
representa un diagrama de jerarquía de clases.
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JERARQUIA DE CLASES
clase base
Figura
Clases derivadas
Figura_círculo
Figura_rectángulo
Figura_rectángulo_sólido
- TIPOS DE HERENCIA
En C++ existen dos tipos de herencia: simple y múltiple.
•
•
La herencia simple es aquella en la que cada clase derivada hereda de una
única clase. Cada clase tiene un solo ascendiente, y puede tener muchos
descendientes.
La herencia múltiple es aquella en la cual una clase derivada tiene más de
una clase base.
clase base
Clase derivada
Clase derivada
- TIPOS DE DERIVACION
Los especificadores de acceso a la clase base definen los posibles tipos de
derivación: public, private y protected. El tipo de acceso a la clase base especifica
cómo recibirá la clase derivada a los miembros de clase base. Si no se especifica un
acceso a la clase base, C++ supone que su tipo de herencia es privado.
Los accesos a la clase base pueden ser:
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•
•
•
public: Los miembros públicos de la clase base son miembros públicos de la
clase derivada. Los miembros protegidos de la clase base son miembros
protegidos de la clase derivada. Los miembros privados de la case base
permanecen privados a la clase derivada.
private: Todos los miembros públicos y protegidos de la clase base son
miembros privados de la clase derivada. Los miembros privados de la clase
base permanecen privados a la clase derivada.
protected: todos los miembros públicos y protegidos de la clase base son
miembros protegidos de la clase derivada. Los miembros privados de la
clase base permanecen privados a la clase derivada.
Ejemplo de una clase
Class Persona
{
private:
char nombre[30];
int edad;
public:
Persona ( ); àConstructor
char verNombre ( );
void modificarNombre (char);
int verEdad ( );
void modiEdad (int);
~Persona ( ); à Destructor
}
char Persona::verNombre( )
{
return nombre;
};
void modificarNombre(char nuevonombre)
{
nombre=nuevonombre;
};
int verEdad( )
{
return edad;
};
void modiEdad( int nuevaedad)
{
edad=nuevaedad
};
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