Introducción a la Programación orientada a objetos con C++
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- Lidia Pérez Ríos
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1 Introducción a la Programación orientada a objetos con C++ Informática Industrial Ing. en automática y electrónica Industrial
2 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 2 Objetivos principales Exponer las ideas básicas de la programación orientada a objetos (POO) Comparar el enfoque tradicional (prog. estructurada) con el enfoque OO Ver cuáles son las principales diferencias entre C y C++
3 Qué es la POO? Es un modelo de programación más abstracto Pretende organizar los programas a imagen y semejanza de la organización de los objetos del mundo real Contiene información de los objetos + las acciones que se pueden realizar con ellos Objetos = Métodos (Operaciones) + Atributos (Datos) Pueden crearse varios objetos del mismo tipo a partir de modelos (Clases) Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 3
4 Ejemplo: Una cuenta bancaria Clase: Cuenta Atributos (Información de la cuenta): Nombre Número de cuenta Saldo Métodos (Operaciones que se pueden hacer con ella): Ingresar Dinero Retirar Dinero Abonar Intereses Obtener Saldo Actual Ordenar Transferencia Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 4
5 Lenguajes de programación OO Proporcionan mecanismos para estructurar el código de acuerdo a las características de la POO: Algunos lenguajes OO: C++ Java Delphi (Object Pascal) Visual Basic Ada etc Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 5
6 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 6 Conceptos principales (I) Objeto: entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad ("métodos"). Corresponden a los objetos reales del mundo que nos rodea, o a objetos internos del sistema (del programa). Clase: definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo de objeto concreto. La instanciación es la lectura de estas definiciones y la creación de un objeto a partir de ellas.
7 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 7 Conceptos principales (II) Método: algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se desencadena tras la recepción de un "mensaje". Desde el punto de vista del comportamiento, es lo que el objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio en las propiedades del objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para otro objeto del sistema. Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
8 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 8 Conceptos principales (III) Propiedad o atributo: contenedor de un tipo de datos asociados a un objeto (o a una clase de objetos), que hace los datos visibles desde fuera del objeto, y cuyo valor puede ser alterado por la ejecución de algún método. Evento: un suceso en el sistema (tal como una interacción del usuario con la máquina, o un mensaje enviado por un objeto). El sistema maneja el evento enviando el mensaje adecuado al objeto pertinente. Estado interno: es una propiedad invisible de los objetos, que puede ser únicamente accedida y alterada por un método del objeto, y que se utiliza para indicar distintas situaciones posibles para el objeto (o clase de objetos).
9 Diseño de programas OOs Concepto tradicional de programa (No OO): Lista de instrucciones a ser ejecutadas por una máquina Filosofía de diseño OO: Conjunto de objetos que dialogan entre sí para realizar una serie de tareas Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 9
10 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 10 Programas OO Un programa OO es un programa que usa objetos. Por ejemplo: Una aplicación bancaria relacionará objetos que representan entidades bancarias tales como cuentas, valores, etc. Una aplicación de fabricación puede utilizar objetos que representan diversos dispositivos físicos tales como robots, PLCs, CNCs, etc.
11 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 11 Una clase en C++ La clase es la base de C++ Es preciso definir la forma general de la clase con la palabra reservada class Una clase puede contener partes privadas private y públicas public Los métodos y atributos declarados como private sólo se pueden usar por métodos de la clase Los métodos y atributos declarados como public se ven desde dentro y fuera de la clase Frecuentemente se separa el interfaz de la clase en un fichero con extensión.h y el código en un fichero con extensión.cpp
12 Ej: Una cuenta bancaria class ccuenta { private: //Atributos double tipodeinteres; double saldo; string cuenta; string nombre; public: //Métodos ccuenta(); //Constructor virtual ~ccuenta(); //Destructor void asignarnombre(string nom); void asignarcuenta(string cue); string obtenernombre(); string obtenercuenta(); double obtenertipodeinteres(); double estado(); void asignartipodeinteres(double tipo); void reintegro(double cantidad); void ingreso(double cantidad); }; Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 12
13 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 13 Programa principal int main() { ccuenta cuenta01; //Creación de un objeto ccuenta cuenta01.asignarnombre( Pepito ); cuenta01.asignarcuenta( ); cuenta01.asignartipodeinteres(2.5); cuenta01.ingreso(12000); cuenta01.reintegro(3000); } cout << cuenta01.obtenernombre() << endl; cout << cuenta01.obtenercuenta() << endl; cout << cuenta01.estado() << endl; cout << cuenta01.obtenertipodeinteres() << endl;
14 Ficheros involucrados Clase Cuenta bancaria: ccuenta.h Contiene la estructura de la clase ccuenta ccuenta.cpp Contiene el código asociado a cada método de la clase Programa orientado a objetos (P.e. Banco.cpp): Instancia (crea) objetos a partir de una clase (ccuenta) Utiliza los objetos (envía mensajes métodos para que los objetos realicen tareas) Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 14
15 // FICHERO: ccuenta.h // Contiene la estructura de la clase ccuenta #include <iostream.h> #include <string.h> using namespace std; class ccuenta { private: //Atributos double tipodeinteres; double saldo; string cuenta; string nombre; public: //Métodos ccuenta(); //Constructor virtual ~ccuenta(); //Destructor void asignarnombre(string nom); string obtenernombre(); void asignarcuenta(string cue); string obtenercuenta(); void asignartipodeinteres(double tipo); double obtenertipodeinteres(); void reintegro(double cantidad); void ingreso(double cantidad); double estado(); }; Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 15
16 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 16 // FICHERO: ccuenta.cpp // Código asociado a cada uno de los métodos #include "ccuenta.h" void ccuenta::asignarnombre(string nom) { if(nom.length()==0) { cout << "Error: cadena vacia" << endl; return; } nombre= nom; } string ccuenta::obtenernombre() { return nombre; }... // Continúa
17 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/ // Viene de la transparencia anterior void ccuenta::ingreso(double cantidad) { if (cantidad <0) { cout << "Error: cantidad negativa" << endl; return; } saldo = saldo + cantidad; } void ccuenta::reintegro(double cantidad) { if (saldo - cantidad < 0) { cout << "Error: no dispone de saldo" << endl; return; } saldo = saldo -cantidad; } double ccuenta::estado() { return saldo; }... // etc.
18 // Programa principal Banco.cpp #include <iostream.h> //Permite usar cout, cin, <<, >>, etc #include ccuenta.h //Contiene la clase ccuenta int main() { ccuenta cuenta01; //Creación de un objeto a parir de //la clase ccuenta cuenta01.asignarnombre( Pepito ); cuenta01.asignarcuenta( ); cuenta01.asignartipodeinteres(2.5); cuenta01.ingreso(12000); cuenta01.reintegro(3000); cout << Nombre: << cuenta01.obtenernombre() << endl; cout << N.Cuenta: << cuenta01.obtenercuenta() << endl; cout << Saldo: << cuenta01.estado() << endl; cout << Tipo Interes <<cuenta01.obtenertipodeinteres()<< endl; } return 0; Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 18
19 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 19
20 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 20 Constructor Un constructor es un método especial que es llamado automáticamente al crear un objeto de esa clase Contiene el código que se ejecuta al iniciar el objeto Tiene el mismo nombre que la clase No puede retornar ningún valor (ni siquiera void) Si no se escribe uno se adopta uno por defecto Puede haber más de un constructor, con diferentes parámetros
21 Constructores (ccuenta.h) class ccuenta { private: //Atributos double tipodeinteres; double saldo; string cuenta; string nombre; public: //Métodos //CONSTRUCTORES ccuenta(); ccuenta (string nom, string cue, double sal, double tipo); }; //DESTRUCTOR virtual ~ccuenta(); // Resto de métodos... Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 21
22 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 22 Constructores (ccuenta.cpp) ccuenta::ccuenta() { saldo=0; tipodeinteres=0.0; } ccuenta::ccuenta (string nom, string cue, double sal, double tipo) { asignarnombre(nom); asignarcuenta(cue); saldo=sal; tipodeinteres=tipo; }
23 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 23 // Programa principal Banco.cpp #include ccuenta.h //Contiene la clase ccuenta int main() { //Constructor POR DEFECTO: ccuenta::ccuenta() ccuenta cuenta01; //Constructor ccuenta::ccuenta(parametros) ccuenta cuenta02( Juanito, , 6000, 3.5); cuenta01.asignarnombre( Pepito ); cuenta01.ingreso(12000); //... cout << Nombre: << cuenta01.obtenernombre() << endl; cout << Saldo: << cuenta01.estado() << endl; cout << Nombre: << cuenta02.obtenernombre() << endl; cout << Saldo: << cuenta02.estado() << endl; } return 0;
24 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 24 Destructor En muchas ocasiones un objeto debe realizar alguna(s) accion(es) cuando se destruye P.e. Liberar memoria Es llamado automáticamente cuando el objeto se destruye Tiene el mismo nombre que el constructor (la clase), pero precedido con el símbolo ~
25 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 25 Características de la POO Encapsulamiento Concepto de una caja negra. Parte del código o datos pueden ser privados al objeto e inaccesibles fuera de él Herencia Un objeto puede adquirir las propiedades de otro objeto y expandirlas Permite clasificaciones jerárquicas Polimorfismo Se permite usar el mismo nombre de un método para varios propósitos relacionados pero ligeramente diferentes
26 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 26 Encapsulamiento class ccuenta { private: // protected double saldo; string cuenta; string nombre; // METODO PRIVADO: Sólo puede ser llamado dentro // la clase ccuenta y no desde el programa principal void haceralgo(void); public: ccuenta(); virtual ~ccuenta(); void asignarnombre(string nom); string obtenernombre(); void reintegro(double cantidad); void ingreso(double cantidad); double estado(); };
27 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 27 Herencia: Jerarquía de clases Clase Clase ccuenta Clase Clase ccuentacorriente Clase Clase ccuentaahorro
28 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 28 Herencia: ccuentaahorro.h La clase ccuentaahorro hereda la estructura de ccuenta //FICHERO: ccuentaahorro.h class ccuentaahorro : public ccuenta { private: // Propiedad ADICIONAL double cuotamantenimiento; public: // Métodos ADICIONALES ccuentaahorro(string nom, string cue, double sal, double tipo, double mant); void asignarcuotamanten(double cantidad); double obtenercuotamanten(); // reintegro tapa al método reintegro de ccuenta void reintegro(double cantidad); };
29 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 29 // FICHERO: ccuentaahorro.cpp #include "ccuentaahorro.h" // CONSTRUCTOR ccuentaahorro::ccuentaahorro(string nom, string cue, double sal, double tipo, double mant) { asignarnombre(nom); asignarcuenta(cue); saldo=sal; tipodeinteres=tipo; asignarcuotamanten(mant); } // CÓDIGO DE LOS MÉTODOS void ccuentaahorro::asignarcuotamanten(double cantidad) { if(cantidad < 0) { cout << "Error: cantidad negativa" << endl; return; } cuotamantenimiento = cantidad; }... // etc.
30 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 30 Clase ccuenta Atributos nombre cuenta saldo tipodeinteres Métodos Constructores ccuenta asignarnombre obtenernombre asignarcuenta obtenercuenta estado ingreso reintegro asignartipodeinteres obtenertipodeinteres
31 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 31 Clase ccuentaahorro Atributos nombre cuenta saldo tipodeinteres cuotamantenimiento Métodos Constructores ccuenta asignarnombre obtenernombre asignarcuenta obtenercuenta estado ingreso reintegro asignartipodeinteres obtenertipodeinteres Constructores ccuentaahorro asignarcuotamanten obtenercuotamanten reintegro
32 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 32 Polimorfismo El polimorfismo en C++ se consigue con la sobrecarga de funciones La sobrecarga permite que dos o más funciones puedan compartir el mismo nombre (aunque con distintos parámetros) Es el compilador quien decide (en base a los tipos de los parámetros) cuál debe utilizar
33 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 33 Ejemplo //FICHERO: coperaciones.h class coperaciones { public: //... int calcularcuadrado(int i); double calcularcuadrado(double d); trgcomplejo *calcularcuadrado(trgcomplejo *prg); }; //FICHERO: coperaciones.cpp coperaciones::calcularcuadrado(int i){ return (i*i); }; coperaciones::calcularcuadrado(double d){ return (d*d); }; //... sigue
34 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 34 Ejemplo //FICHERO: coperaciones.cpp //Continúa de la trasparencia anterior trgcomplejo * coperaciones::cuadrado(trgcomplejo *prg) { trgcomplejo rgaux; } rgaux.real = cuadrado(prg->real) cuadrado(prg->imag); rgaux.imag = 2*prg->real*prg->imag; (*prg) = rgaux; return (prg);
35 Ejemplo #include <iostream.h> int main(void) { int i; double num; trgcomplejo rgnum, * prg; coperaciones Objeto; } cout << "Dame un numero entero: "; cin >> i; cout << i << ": " << Objeto.cuadrado(i) << endl; //... Objeto.cuadrado(num); //... prg = Objeto.cuadrado(&rgNum); //... Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 35
36 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 36 Entrada y Salida estándar Normalmente los programas en C++ usan cin y cout en lugar de printf y scanf Las operaciones de entrada/salida estándar se encuentran en la biblioteca <iostream.h> cout : Muestra por pantalla un mensaje. (Si es preciso se formatean las variables) Ej: cout << Dato I: << I << endl; cin : Lee de teclado y carga el valor leído en una variable (tipos básicos o cadenas) Ej: cin >> i ;
37 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 37 Palabras reservadas de C++ asm catch class delete friend inline new operator overload private protected public template this throw try virtual
38 Isidro Calvo Informática Industrial 2006/07 38 Conclusiones C++ es un superconjunto de C Añade una serie de palabras reservadas C++ permite programar siguiendo el enfoque Orientado a Objetos El enfoque orientado a objetos es más abstracto y se adecúa mejor a aplicaciones complejas Se definen Clases a partir de las que se crean objetos (que se utilizarán en los programas) Cada clase tiene un conjunto de atributos y métodos Las principales características de los lenguajes OO son: Encapsulamiento, Herencia y Polimorfismo
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