Introducción a la programación orientada a objetos

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Manuela Sara Sandoval de la Fuente
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1 Introducción a la programación orientada a objetos Cristina Cachero Castro Pedro J. Ponce de León Amador Estela Saquete Boró Departamento de lenguajes y sistemas informáticos Universidad de Alicante

3 Índice general 1. Introducción al paradigma Orientado a Objetos Objetivos El progreso de la abstracción Abstracción Principales Paradigmas de Programación Lenguaje y pensamiento Los lenguajes de programación y los niveles de abstracción Mecanismos de abstracción El paradigma orientado a objetos Motivación El paradigma orientado a objetos Un nuevo modo de ver el mundo Características básicas de un lenguaje OO Características opcionales Historia de los lenguajes orientados a objetos Simula Smalltalk Los años C Java Eiffel Presente Metas del paradigma orientado a objetos Principales parámetros de calidad extrínsecos Principales parámetros intrínsecos Conclusiones/Resumen Fundamentos de la programación orientada a objetos Objetivos Clases Partes de la definición de una clase Visibilidad Clase versus Tipo abstracto de dato Atributos Tipos de atributo Inicialización de atributos I

....... 6 1.3.3. Mecanismos de abstracción........................... 9 1.4. El paradigma orientado a objetos........................... 12 1.4.1. Motivación..................................... 12 1.4.2. El paradigma orientado a objetos....................... 12 1.4.3. Un nuevo modo de ver el mundo.

4 Índice general Atributos de clase Atributos constantes Operaciones Tipos de operaciones Un poco de UML Constructor Constructor de copia Constructor versus método Destructor Forma canónica ortodoxa de una Clase El concepto de interfaz El concepto de objeto Estado y Comportamiento Creación e Inicialización Punteros y ubicación en memoria Metaclases El diseño de aplicaciones OO Relaciones entre clases y relaciones entre objetos Asociación Relaciones todo-parte Relación de Uso (Dependencia) Conclusiones Ejercicios resueltos Ejercicios propuestos HERENCIA Introducción a la Herencia Objetivos Motivación Definición de herencia Herencia como implementación de la generalización Tipos de herencia Caracterización de la herencia Herencia en C Sintaxis Herencia Simple Introducción El constructor y destructor en Herencia Simple Orden de las llamadas del constructor y destructor Ejemplo de Herencia Simple Particularidades de la Herencia Ejercicios Herencia Múltiple Introducción II

.............................. 48 2.4.5. Constructor versus método........................... 51 2.4.6. Destructor..................................... 53 2.4.7. Forma canónica ortodoxa de una Clase.

5 Índice general Uso de ámbito en Herencia Múltiple Uso de virtual en Herencia Múltiple Ejercicio Herencia de Interfaz Clases Abstractas Ejercicios Herencia de Implementación Uso seguro de la Herencia de Implementación Uso inseguro de la Herencia de Implementación Herencia de construcción en C++ (Herencia de implementación pura) Beneficios y costes de la herencia Beneficios Costes Elección de la técnica de reuso Introducción Uso de composición (Layering) Uso de herencia Composición vs. Herencia. Ejemplo Ejercicios Conclusiones Ejercicios propuestos POLIMORFISMO Polimorfismo y reuso Objetivos Motivación Tiempo de enlace en los lenguajes de programación Sobrecarga Conceptos previos: signatura y ámbito Sobrecarga basada en ámbito Sobrecarga basada en signaturas de tipo Alternativas a la sobrecarga Polimorfismo en jerarquías de herencia Redefinición Shadowing Sobrescritura Variables Polimórficas Variables polimórficas simples La variable receptora Downcasting Polimorfismo Puro Genericidad Funciones genéricas en C Plantillas de Clase en C III

Herencia de Implementación.............................. 123 3.5.1. Uso seguro de la Herencia de Implementación............... 123 3.5.2. Uso inseguro de la Herencia de Implementación.............. 124 3.

6 Índice general Constantes en plantillas en C Herencia en clases genéricas Relaciones entre instancias de plantillas Diferencia entre herencia y genericidad Caso de estudio Conclusiones Ejercicios Resueltos Ejercicios Propuestos Ejercicios de entrega optativa GESTION DE ERRORES Y OTRAS CARACTERISTICAS Gestión de errores Motivación Concepto de excepción El mecanismo de excepciones en C++ y Java Lanzamiento de excepciones Ejemplo: Excepciones definidas por el programador Ejemplo: Excepciones en apertura de ficheros Excepciones predefinidas Ventajas del uso de excepciones Excepciones en Java Otras características Persistencia Concurrencia Aserciones Recogida de basura Reflexión Conclusiones Ejercicios propuestos IV

8. Ejercicios Resueltos.................................... 212 4.9. Ejercicios Propuestos................................... 232 4.10.Ejercicios de entrega optativa.............................. 237 5.

7 Índice de cuadros 1.1. Mecanismos de abstracción Código a diferentes niveles de abstracción Constructores versus otros métodos Comportamiento de una cuenta bancaria Ejemplos de multiplicidad de una relación Visibilidades para clases derivadas en función del tipo de herencia Operadores sobrecargables en C Programas de depuración de la sobrecarga del operador [] Resultados de ejecutar los programas de la tabla 4.2 con cada una de las cinco implementaciones del operador [] Diferencias entre redefinición, shadowing y sobrescritura V

Visibilidades para clases derivadas en función del tipo de herencia........ 96 4.1. Operadores sobrecargables en C++........................... 156 4.2.

9 Índice de figuras 1.1. Ejemplo de programación funcional con Scheme El clásico Hola mundo escrito en ensamblador para procesadores x Distintos lenguajes de programación abstraen conceptos diferentes Ocultación de información versus encapsulación Funcionamiento de un motor representado por un par de variables Ejemplo de métodos en CLOS ejemplo de métodos en Python Dos jerarquías de clases Esquema de una clase en UML clase Empleado clase Empleado con variable estática pública Ejemplo de clase en UML Efecto en memoria dinámica del constructor de copia de oficio Efecto de un constructor de copia definido por el programador Ejemplo de interfaz en UML Representación en UML de un objeto Esquema de la memoria de un proceso Ejemplo de metaclases Relaciones entre clases y objetos Diversas asociaciones entre objetos Asociación entre una pieza y una casilla en el juego de los barcos Asociación entre un barco y una casilla Asociación entre trabajadores y proyectos multiplicidades en una relación todo-parte entre objetos Multiplicidad en una composición Relación todo-parte: taller de bicicletas Interpretación de la realidad en función del tipo de relación todo-parte Relación de uso entre Coche y Gasolinera Clase Empleado Clase Asignatura Ejemplo de Herencia Simple Ejemplo de Herencia Múltiple Ejemplo combinación atributos en Herencia Ejemplo combinación atributos en Herencia VII

7. ejemplo de métodos en Python............................. 17 1.8. Dos jerarquías de clases................................. 19 2.1. Esquema de una clase en UML............................. 28 2.2. clase Empleado.

10 Índice de figuras 3.5. Clase Base Clase Base y Derivada UML ejemplo UML ejemplo Herencia Simple UML ejemplo UML ejemplo Herencia simple UML Herencia cuenta empresarial UML Ejercicio UML Ejercicio Relaciones de Alejandro Representacion UML herencia múltiple Representacion UML herencia múltiple para cuentas Representacion UML herencia múltiple en 3 niveles Representacion UML ejercicio herencia múltiple Representacion UML Representacion UML herencia interfaz Representacion UML ejercicio herencia interfaz Representacion UML ejercicio herencia interfaz (II) Representacion UML ejercicio herencia implementación Representacion UML herencia restricción Representacion UML herencia de generalización Representacion UML ejercicio herencia conveniencia Representacion UML HERENCIA Representacion UML COMPOSICION Solución con herencia Solución con composición Solución con herencia y composición Solución varias copias misma película Solución ejercicio Diagrama de clases: clasificación personas de la UA Diagrama de clases: sistema de gestión de mascotas Diagrama de clases simplificado: juego Hundir la Flota Procedimiento para identificar la sobrecarga Procedimiento para identificar sobrescritura, redefinición y shadowing Jeraquía de herencia de Persona Jerarquía de herencia de TCuenta Diagrama clases: jerarquía de herencia de Empleado Diagrama de clases: jerarquía genérica de herencia Clase Tiempo Clase Cadena Clase Punto Diagrama de clases: TablaAsociativa Clase Vector VIII

UML Herencia cuenta empresarial........................... 107 3.12.UML Ejercicio 1...................................... 109 3.13.UML Ejercicio 2...................................... 110 3.14.

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CURSO DE LENGUAJE C. 4.1 Conceptos básicos de funciones 4.2 Funciones que regresan valores no enteros 4.3 Variables externas 4.4 Reglas de alcance Capítulo 1. Introducción general 1.1 Comencemos 1.2 Variables y expresiones aritméticas 1.3 La proposición FOR 1.4 Constantes simbólicas 1.5 Entrada y salida de caracteres 1.6 Arreglos 1.7 Funciones 1.8