Capítulo 10. Subtipos y Herencia.

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1 Capítulo 10. Subtipos y Herencia. Lenguajes de Programación Carlos Ureña Almagro Dpt. Lenguajes y Sistemas Informáticos ETSI Informática y de Telecomunicación Universidad de Granada Curso Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 1/1.

2 Índice del capítulo Capítulo 10. Subtipos y Herencia. 1. Subtipos 2. Herencia 3. Herencia y Restricciones de acceso 4. Redefinición de métodos y polimorfismo 5. Herencia múltiple 6. Clases abstractas e interfaces Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 2/1.

3 Subtipos Indice de la sección Sección 1 Subtipos 1.1. Subtipos en Ada Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 3/77.

4 Subtipos Subtipos Dados dos tipos A y B, se dirá que el tipo B es un subtipo de A (o, equivalentemente, que A es el supertipo de B) si: El conjunto de valores o estados de B está incluido en el de A (considerados como conjuntos, se cumple A B). Todas las operaciones definidas para A también lo están para B Lo contrario no es necesariamente cierto: el tipo B puede tener definidas operaciones adicionales, no definidas para A. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 4/77.

5 Subtipos Beneficios de los subtipos Los mecanismos de subtipos sirven para definir un tipos nuevos usando otros tipos existentes como base, pero añadiendo nuevas propiedades u operaciones adicionales. El mecanismo de subtipos facilita: La legibilidad del código: permite asignar nombres descriptivos a tipos, y especificar las propiedades en la declaración La fiabilidad: permite insertar comprobaciones en tiempo de ejecución para comprobar que se cumplen las propiedades establecidas Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 5/77.

6 Subtipos Subtipos Supongamos que B es un subtipo de A Si existe una operación f definida para A, entonces decimos que B hereda esa operación f Todo valor de tipo B puede ser reinterpretado como un valor de tipo A, luego existe una conversión impĺıcita desde B hacia A, usable en asignaciones de la forma a := b donde a es un acceso a una variable de tipo A y b una expresión de tipo B La asignaciones contrarias (b := a) necesitan una comprobación en tiempo de ejecución, o estan prohibidas, o suponen perdida de información. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 6/77.

7 Subtipos Subtipos en diferentes lenguajes Diferentes lenguajes incorporan, expĺıcita o implicitamente, mecanismos basados en el concepto de subtipos. En Pascal existen algunas construcciones En ADA se desarrolla bastante Apenas está presente en C, C++, Java y C# (en estos lenguajes se puede usar herencia) Adicionalmente, podemos interpretar la herencia como un mecanismo basado en el concepto de subtipo Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 7/77.

8 Subtipos Subtipos en Pascal En Pascal, se pueden definir subtipos para los enteros: 1 type Byte = ; 2 DiaSemana = ; 3 NumMes = ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 8/77.

9 Subtipos Subtipos en Ada Mecanismos En ADA se desarrollan bastante los mecanismos para subtipos. En concreto se pueden definir subtipos de: Tipos primitivos (definiendo un sub-rango de valores) Arrays dinámicos (fijando el rango de los índices) Tipos registro con un campo discriminante (fijando el valor del campo discriminante) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 9/77.

10 Subtipos Subtipos en Ada Subtipos de tipos primitivos en Ada En el caso de tipos primitivos, la sintaxis está inspirada en Pascal: subtype id-subtipo is id-tipo range e 1.. e 2 ; Aquí, e 1 y e 2 son dos valores (dos constante) de tipo id-tipo La construcción es una declaración que crea un tipo nuevo, de nombre id-subtipo. Esta declaración genera conversiones impĺıcitas entre el tipo original y los subtipos. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 10/77.

11 Subtipos Subtipos en Ada Ejemplos de subtipos en ADA Subtipos de enteros: 1 subtype N a t u r a l e s i s I n t e g e r range 0.. I n t e g e r l a s t 2 subtype NumeroMes i s I n t e g e r range ; 3 subtype ByteSig i s I n t e g e r range ; Subtipos de flotantes 1 subtype P r o b a b i l i d a d i s I n t e g e r range ; Subtipos de caracteres 1 subtype M i n u s c u l a s i s C h a r a c t e r range a.. z ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 11/77.

12 Subtipos Subtipos en Ada Ejemplo de conversiones 1 Procedure PruSub0 i s 2 3 s u b t y pe N a t u r a l e s i s Integer range 0.. Integer l a s t 4 i n t : I n t e g e r := 2 ; 5 nat : N a t u r a l e s := 1 ; 6 7 b e g i n 8 i n t := nat ; ok, siempre, s i n comprobación 9 nat := i n t ; ok, t r a s comprobación en t. e. 10 i n t := 2 ; ok 11 nat := i n t ; l a n z a CONSTRAINT ERROR en e j e c. 12 ( t r a d u c t o r p o d r i a e m i t i r a d v e r t e n c i a ) 13 nat := 2 ; l a n z a CONSTRAINT ERROR en e j e c. 14 t r a d u c t o r emite a d v e r t e n c i a 15 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 12/77.

13 Subtipos Subtipos en Ada Subtipos de arrays en Ada Otra posibilidad son los subtipos de arrays dinámicos 1 type Cadena i s array ( I n t e g e r range <>) 2 of C h a r a c t e r ; 3 4 subtype Cadena10 i s Cadena ( ) ; 5 subtype Cadena50 i s Cadena ( ) ; 6 subtype CadC10 i s Cadena ( ) ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 13/77.

14 Subtipos Subtipos en Ada Subtipos de arrays en Ada Los valores de índice al acceder a un array se comprueban en tiempo de ejecución Los ĺımites concretos de los rangos de índices de los subtipos array pueden ser expresiones arbitrarias (evaluables en tiempo de ejecución), no necesariamente constantes. Lo anterior es posible porque en ADA el rango de índices de un array se incluye en su representación. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 14/77.

15 Subtipos Subtipos en Ada Ejemplo de uso de subtipos de arrays en Ada 1 Procedure PruSub i s 2 3 type ArrayDin i s 4 array ( I n t e g e r range <> ) of I n t e g e r ; 5 6 Procedure Test ( n : I n t e g e r ) i s 7 subtype A r r a y n i s ArrayDin ( 1.. n ) ; 8 a : A r r a y n ; tamaño dep. de n 9 begin 10 a ( n ) := 0 ; 11 end ; begin 14 Test ( 1 0 ) ; Test ( ) ; 15 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 15/77.

16 Subtipos Subtipos en Ada Subtipos de arrays en Ada Las referencias al tipo son compatibles con las de los subtipos: type PCadena i s access Cadena ; 3 4 s 0 : PCadena ; 5 s 1 : PCadena := new Cadena10 ; 6 s 2 : PCadena := new Cadena50 ; 7 8 begin 9 s0 := s1 ; s1 (49) := a ; e r r o r en t. e. 10 s1 := s2 ; s1 (49) := a ; ok 11 s2 := s0 ; 12 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 16/77.

17 Subtipos Subtipos en Ada Subtipos de registros en ADA (falta) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 17/77.

18 Herencia Indice de la sección Sección 2 Herencia 2.1. Herencia en ADA Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 18/77.

19 Herencia Herencia La herencia es un mecanismo asociado a las clases, presente en lenguajes orientados a objetos La herencia permite que una clase sea una subtipo (subclase, o clase derivada) de otra clase (su superclase, o clase base) La subclase tiene las mismas variables de instancia y los mismos métodos que su superclase. La subclase puede añadir variables de instancia y métodos adicionales (se dice que extiende a la clase base). En la subclase se pueden redefinir métodos de la superclase (en algunos lenguajes se pueden incluso eliminar métodos de la base, no es común). Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 19/77.

20 Herencia Beneficios de la herencia Permite reusar el código de la clase base, adaptándolo mediante subclases, y evitando duplicidades, por tanto: Permite reusabilidad Facilita el trabajo en equipo y la creación de librerías Permitir simplificar los programas Facilita el análisis y diseño Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 20/77.

21 Herencia Representación de clases derivadas La representación de la clase derivada se hace concatenando tres partes: Un parte inicial con información de tipos en tiempo de ejecución Un bloque de memoria con la representación de las variables de instancia específicas de la clase base. Un bloque de memoria con la representación de las variables de instancia específicas de la clase derivada. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 21/77.

22 Herencia Ejemplo de herencia en C++ 1 c l a s s Base 2 { i n t i ; 3 p u b l i c : i n t LeeEnt ( ) ; 4 } ; 5 6 c l a s s Derivada : p u b l i c Base 7 { f l o a t x ; 8 p u b l i c : f l o a t L e e F l o t ( ) ; 9 } ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 22/77.

23 Herencia Ejemplo de herencia en Java 1 c l a s s Base 2 { p r i v a t e i n t i ; 3 p u b l i c i n t LeeEnt ( ) { return i ; } ; 4 } ; 5 6 c l a s s Derivada extends Base 7 { p r i v a t e f l o a t x ; 8 p u b l i c f l o a t L e e F l o t ( ) { return x ; } ; 9 } ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 23/77.

24 Herencia Conversiones entre superclase y subclase En los lenguajes en que las clases pueden ser tipos-valor: Cualquier instancia de la clase derivada puede convertirse en una instancia de la clase base (hay una conversión impĺıcita, que se denomina ascendente, y supone descartar la parte específica de la derivada). No es posible convertir una instancia de la clase base en una instancia de la clase derivada (faltarían las variables de instancia específicas de la derivada). El esquema es percido al caso de subtipos y supertipos (aunque la conv. descendente no esta nunca permitida) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 24/77.

25 Herencia Conversiones entre superclase y subclase (Ejemplo en C++) 1 Base a ; 2 Derivada b ; 3 4 i n t i = b. LeeEnt ( ) ; 5 // ok ( método d i s p o n i b l e en Deriavada ) 6 7 a = b ; // ok ( a s c e n d e n t e ) 8 b = a ; // e r r o r ( d e s c e n d e n t e ) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 25/77.

26 Herencia Conversiones de referencias entre superclase y subclase En los lenguajes en que las clases pueden ser tipos-referencia, o puede haber referencias o punteros a instancias. Supongamos que B es subclase de A Cualquier referencia a B puede convertirse a (o reinterpretarse como) una referencia a A (la conv. es ascendente) Las conversiones contrarias se pueden llevar a cabo, pero solo si se efectua una comprobación en tiempo de ejecución que comprueba que la instancia referenciada es efectivamente del tipo destino (B). Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 26/77.

27 Herencia Conversiones descendentes en Java y C++ Las conversiones descendentes de referencias o punteros son posibles si se efectuan con una conversión expĺıcita que genera la necesaria comprobación en t.e. En C++, se usan funciones especiales (dynamic\_cast<b *>) pero solo para clases bases con métodos virtuales En Java, se usa conversión expĺıcita (en la forma: (B)) Estas conversiones se verán más adelante, asociadas a los mecanismos de polimorfismo. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 27/77.

28 Herencia Conversiones de refs. entre superclase y subclase en C++ Ejemplo en C++ 1 Base pa = &a ; 2 Derivada pb = &b ; 3 4 pa = pb ; // ok ( asc. ) 5 pb = pa ; // e r r o r ( desc. ) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 28/77.

29 Herencia Conversiones de referencias entre superclase y subclase en Java Ejemplo en Java 1 Base a = new Base ( ) ; 2 Derivada b = new Derivada ( ) ; 3 4 i n t i = b. LeeEnt ( ) ; 5 6 a = b ; 7 b = a ; // e r r o r Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 29/77.

30 Herencia Herencia en ADA El lenguaje ADA no fue diseñado espcíficamente como orientado a objetos En la revisión de 1995 (ADA 95), se incluye la posibilidad de: extender tipos registro redefinir subprogramas en tipos derivados definir referencias polimórficas El resultado es que se permite herencia y polimorfismo de herencia, aunque las construcciones son más complicadas que en lenguajes genuinamente OO, como Java. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 30/77.

31 Herencia Herencia en ADA Ejemplo de herencia como extensión de registros en ADA 1 type Base i s tagged record 2 i : I n t e g e r ; 3 end record ; 4 5 type Derivada i s new Base with record 6 x : F l o a t ; 7 end record ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 31/77.

32 Herencia Herencia en ADA Conversion entre tipos registros en ADA En ADA, existe la conversión ascendente, aunque no implicitamente. 1 type Base i s a : Base := ( i =>1); 4 b : Derivada := ( a with x = >4.5); 5 6 begin 7 a := b ; e r r o r ( conv. asc. impl. ) 8 a := Base ( b ) ; ok ( conv. asc. e x p l. ) 9 b := Derivada ( a ) ; e r r o r ( desc. ) 10 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 32/77.

33 Herencia Herencia en ADA Conversion de referencias en ADA En el caso de referencias, están permitidas las ascendentes, aunque de nuevo es necesario hacer una llamada expĺıcita. 1 a : a l i a s e d Base := ( i =>1); 2 b : a l i a s e d Derivada := ( a with x = >4.5); 3 4 type PBase i s access a l l Base ; 5 type P d e r i v a d a i s access a l l Derivada ; 6 7 pa : PBase := a access ; 8 pb : PDerivada := b access ; 9 10 begin 11 pa := pb ; e r r o r 12 pa := PBase ( pb ) ; ok 13 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 33/77.

34 Herencia Herencia en ADA Operaciones primitivos de un tipo en Ada La herencia de los subprogramas se puede hacer directamente (sin conversiones) mediante el mecanismo de las operaciones primitvas Este mecanismo permite que un tipo tenga asociados subprogramas que están directamente disponibles para los subtipos del tipo El tipo mas los subprogramas asociado a el forma una clase, aunque este concepto no aparece explicitamente en Ada Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 34/77.

35 Herencia Herencia en ADA Operaciones primitivos de un tipo en Ada Un subprograma p es una operación primitiva de un tipo T si y solo si: T es un tipo registro etiquetado con tagged p es un subprograma que acepta un parámetro de tipo T o access T, (o devuelve un T o access T). T y después p se declaran en un mismo package Entre la declaración de T y la de p no hay ninguna de ningún otro tipo de datos. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 35/77.

36 Herencia Herencia en ADA Herencia de operaciones primitivas en Ada Aquí, PrimBaseV y PrimBaseR son operaciones primitvas de la clase Base. 1 package PH i s 2 type Base i s tagged 3 record i : I n t e g e r ; end record ; 4 5 procedure PrimBaseV ( p : Base ) ; 6 procedure PrimBaseR ( p : access Base ) ; 7 8 type Derivada i s new Base with 9 record x : F l o a t ; end record ; 10 end PH ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 36/77.

37 Herencia Herencia en ADA Herencia de operaciones primitivas en Ada Las operaciones primitvas de la base son heredadas por la derivada: 1 use PH ; 2 3 a : a l i a s e d Base := ( i =>1); 4 b : a l i a s e d Derivada := ( a with x = >4.5); 5 6 r a : access Base := a access ; 7 rb : access Derivada := b access ; 8 begin 9 PrimBaseV ( a ) ; PrimBaseR ( r a ) ; 10 PrimBaseV ( b ) ; PrimBaseR ( rb ) ; 11 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 37/77.

38 Herencia y Restricciones de acceso Indice de la sección Sección 3 Herencia y Restricciones de acceso Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 38/77.

39 Herencia y Restricciones de acceso Herencia y Restricciones de acceso En una clase es posible definir variables o metodos de instancia publicas (accesibles desde cualquier otro trozo de codigo), o privadas (no accesibles desde fuera de la clase). Algunos lenguajes (C++ y Java entre ellos) permiten definir un nuevo tipo de variables o metodos de instancia, denominados protegidos (protected), que son visibles desde las clases derivadas de su clase, pero no desde otras. Un cambio en una componente protegida solo puede afectar a las clases derivadas, no a otras. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 39/77.

40 Herencia y Restricciones de acceso Ejemplos de componentes protegidos en C++ En esta clase se declara una variable de instancia protegida: 1 c l a s s Base 2 { 3 p r i v a t e : i n t p r i v ; 4 protected : i n t p r o t ; 5 p u b l i c : i n t publ ; 6 } ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 40/77.

41 Herencia y Restricciones de acceso Ejemplos de componentes protegidos en C++ Es en todo igual que las privadas, en concreto no se puede acceder desde fuera de la clase 1 c l a s s Base i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) 4 { 5 Base a ; 6 7 a. p r i v = 1 ; // e r r o r 8 a. p r o t = 1 ; // e r r o r 9 a. publ = 1 ; // ok 10 } Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 41/77.

42 Herencia y Restricciones de acceso Ejemplos de componentes protegidos en C++ El componente protegido puede ser accedido desde las clases derivadas 1 c l a s s Base c l a s s Derivada : p u b l i c Base 4 { 5 void f ( ) 6 { 7 p r i v = 1 ; // e r r o r 8 p r o t = 1 ; // ok 9 publ = 1 ; // ok 10 } 11 } ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 42/77.

43 Herencia y Restricciones de acceso Herencia y restricciones en Java En el lenguaje Java se puede controlar el acceso, ademas, en el package, donde la clase esta definida. public accesible desde: clase, package, subclase, otros protected accesible desde: clase, package, subclase si no se especifica nada, acesible desde: clase, package private accesible desde: clase Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 43/77.

44 Herencia y Restricciones de acceso Superclases privadas en C++ Es posible que un codigo acceda a un componente de una clase a traves de una subclase, como por ejemplo aqui 1 c l a s s Base.. 2 c l a s s Derivada : p u b l i c Base { } ; 3 4 i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) 5 { 6 Derivada b ; 7 b. publ = 1 ; // b r e i n t e r p r e t a d o como i n s t. de 8 } Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 44/77.

45 Herencia y Restricciones de acceso Superclases privadas en C++ Lo anterior implica que una clase no puede esconder el hecho de que es derivada de su clase base. Por tanto, se pueden establecer dependencias con la clase base. Esto seria un problema si la clase esta diseñada para ser usada de forma aislada, no como subclase, y se quiere evitar que los usuarios sepan que es subclase. El lenguaje C++ incorpora un mecanismo que permite evitar establecer dependencias con la superclase de una clase. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 45/77.

46 Herencia y Restricciones de acceso Ejemplo de superclase privada en C++ 1 c l a s s Base... 2 c l a s s Derivada : p u b l i c Base { } ; 3 c l a s s Derivada2 : p r i v a t e Base { } ; 4 5 i n t main ( i n t argc, char argv [ ] ) 6 { 7 Derivada b ; 8 b. publ = 1 ; // ok 9 10 Derivada2 b2 ; 11 b2. publ = 1 ; // e r r o r 12 } Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 46/77.

47 Herencia y Restricciones de acceso Superclases protegidas en C++ En el ejemplo anterior ni siquiera las clases derivadas de Derivada2 pueden acceder a la clase Base Una tercera posibilidad en C++ es una superclase protegida. 1 c l a s s Base... 2 c l a s s Derivada3 : protected Base {... } ; En este caso, la superclase Base es accesible (via Derivada3) solo para las clases derivadas de Derivada3 Este protected se puede omitir (es la opc. por def.) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 47/77.

48 Redefinición de métodos y polimorfismo Indice de la sección Sección 4 Redefinición de métodos y polimorfismo 4.1. Polimorfismo de herencia en C Polimorfismo de Herencia en Ada 4.3. Polimorfismo de herencia en Java y C# Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 48/77.

49 Redefinición de métodos y polimorfismo Redefinición de métodos en subclases En principio, nada impide que dos métodos distintos, con el mismo nombre, estén declarados uno en una clase y otro en su superclase (es un ejemplo de sobrecarga). En lenguajes con comprobación estricta de tipos, cualquier llamada al método que aparezca en un programa se hace para una instancia cuya clase se conoce en tiempo de compilación, y por tanto el traductor emite la llamada adecuada a cada caso. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 49/77.

50 Redefinición de métodos y polimorfismo Redefinición de métodos en subclases Sin embargo, cuando una referencia a una instancia de la subclase se reinterpreta como una referencia a una instancia a la superclase, entonces la llamada al método via esa referencia se puede redirigir al método de la subclase, no de la superclase. A estas referencias se les llama referencias polimórficas. Lo anterior es posible por la inclusión de información de tipos en tiempo de ejecución (cada instancia alberga una referencia a una tabla donde se referencian las implementaciones de dicha instancia para cada nombre de método redefinible). Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 50/77.

51 Redefinición de métodos y polimorfismo Redefinición de métodos en subclases (beneficios) El mecanismo se denomina polimorfismo de herencia La ventaja es que se puede llamar a un método de manera uniforme usando referencias (polimórficas) a la superclase, aun cuando cada referencia apunte a instancias de subclases distintas con comportamientos distintos asociados al nombre común del método. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 51/77.

52 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia En C++ solo funciona con métodos etiquetados con virtual en la superclase, y para cualquier referencia o puntero. En Java funciona para cualquier método, y cualquier referencia. En ADA 95, para registros tagged, subprogramas miembro del registro e instancias o referencias declaradas con class Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 52/77.

53 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ En este ejemplo, la clase B (subclase de A) redefine el método virtual f2, aunque no el método normal f1 1 c l a s s A 2 { p u b l i c : 3 v i r t u a l void f 1 ( ) 4 { cout << A : : f 1 << e n d l ; } 5 void f 2 ( ) 6 { cout << A : : f 2 << e n d l ; } 7 } ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 53/77.

54 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ Aquí aparece una posible definición de la clase B 1 c l a s s B : p u b l i c A 2 { 3 p u b l i c : 4 void f 1 ( ) 5 { cout << B : : f 1 << e n d l ; } 6 void f 2 ( ) 7 { cout << B : : f 2 << e n d l ; } 8 } ; (no es necesario etiquetar como virtual el método f2 en la subclase B, a no ser que se quiera después redefinir en subclases de B) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 54/77.

55 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ Cualquier uso que se haga de la clases A y B a través de variables (o punteros o referencias) no polimórficas tiene el comportamiento esperado: 1 A a ; A pa = new A( ) ; 2 A & r a = a ; 3 4 a. f 1 ( ) ; // A : : f 1 5 pa >f 1 ( ) ; // A : : f 1 6 r a. f 1 ( ) ; // A : : f a. f 2 ( ) ; // A : : f 2 9 pa >f 2 ( ) ; // A : : f 2 10 r a. f 2 ( ) ; // A : : f 2 Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 55/77.

56 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ Cualquier uso que se haga de la clases A y B a través de variables (o punteros o referencias) no polimórficas tiene el comportamiento esperado: 1 B b ; B pb = new B( ) ; 2 B & rb = b ; 3 4 b. f 1 ( ) ; // B : : f 1 5 pb >f 1 ( ) ; // B : : f 1 6 rb. f 1 ( ) ; // B : : f b. f 2 ( ) ; // B : : f 2 9 pb >f 2 ( ) ; // B : : f 2 10 rb. f 2 ( ) ; // B : : f 1 Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 56/77.

57 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ En C++, una referencia polimórfica es un puntero C++ (o una referencia C++), declarada como A * o A &, que referencia a (o apunta a) un objeto de tipo B. Las llamadas a los métodos virtuales redefinidos se redirigen a la version correspondiente al objeto al que se referencia: Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 57/77.

58 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en C++ Ejemplo de polimorfismo de herencia en C++ 1 A ab = b ; A pab = new B( ) ; 2 A & rab = b ; 3 4 ab. f 1 ( ) ; // A : : f 1 ( ab es un A ) 5 pab >f 1 ( ) ; // B : : f 1 ( pab apunt a un B) 6 rab. f 1 ( ) ; // B : : f 1 ( rab r e f. a un B) 7 8 ab. f 2 ( ) ; // A : : f 2 ( ab es un A) 9 pab >f 2 ( ) ; // A : : f 2 ( f 2 no v i r t u a l ) 10 rab. f 2 ( ) ; // A : : f 2 ( f 2 no v i r t u a l ) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 58/77.

59 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Polimorfismo de Herencia en Ada A partir de Ada 95 (1995), se permite polimorfismo de herencia en Ada, asociado al mecanismo de extensión de tipos registro. Las referencias polimórficas deben etiquetarse expĺıcitamente como tales. Puede haber variables polimórficas, si se indica expĺıcitamente que lo son. Toda operación primitiva de un tipo tagged puede ser redefinida en subtipos del tipo, no es necesario indicarlo expĺıcitamente. A la redirección de las llamadas se le llama dispatching en Ada Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 59/77.

60 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Tipos class-wide en Ada Si T es un tipo registro tagged, entonces T class designa al tipo unión disjunta de T y todos sus subtipos o subclases. Si B es subtipo de A, entonces B class es subtipo de A class. Si B es A o un subtipo de A, entonces B es subtipo de A class. A estos tipos se les denomina class-wide en terminología de Ada Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 60/77.

61 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Referencias class-wide en Ada Es posible definir referencias a tipos class-wide en Ada, usando la construcción access T class para un tipo tagged cualquiera T Estas referencias son las referencias polimórficas de Ada En t.e., una referencia polimórfica declarada así puede referenciar cualquier objeto de tipo T o cualquiera de las clases derivadas de el. access T class designa un tipo anónimo, el mismo en todas las declaraciones Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 61/77.

62 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Conversiones entre referencias polimórficas en Ada Las ascendentes siempre son correctas (sin necesidad de indicar conversión expĺıcita) ya la referencia es polimórfica por definición y su tipo no cambia. Las descendentes (con llamada expĺıcita al operador de conversión) se permiten, aunque se genera una comprobación en tiempo de ejecución, ya que pueden funcionar para algunos objetos y otros no. Las descendentes impĺıcitas no se permiten, generan error en t.c. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 62/77.

63 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Variables y parámetros polimórficos en Ada Es posible declarar variables polimórficas de tipo T class, aunque deben inicializarse con un objeto de un tipo concreto, y ese tipo no puede variar durante el tiempo de vida de la variable. Los subprogramas pueden tener parámetros formales de tipo T class o access T class. Estos subprogramas no constituyen operaciones primitvas del tipo (ya que aceptan parametros actuales de cualquier subtipo, además del tipo) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 63/77.

64 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Redefinición de operaciones primitivas en subtipos Aquí, el subprograma P está redefinido en la clase derivada 1 package PH i s 2 3 type Base i s tagged 4 record i : I n t e g e r ; end record ; 5 6 procedure P( o : access Base ) ; 7 8 type Derivada i s new Base with 9 record x : F l o a t ; end record ; procedure P( o : access Derivada ) ; end PH ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 64/77.

65 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Redefinición de operaciones primitivas en subtipos La implementación del package es como sigue: 1 package body PH i s 2 3 procedure P( o : access Base ) i s 4 begin P u t L i n e ( P( Base ) ) ; end ; 5 6 procedure P( o : access Derivada ) i s 7 begin P u t L i n e ( P( Derivada ) ) ; end ; 8 9 end PH ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 65/77.

66 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de Herencia en Ada Redefinición de operaciones primitivas en subtipos El dynamic dispatching redirige las llamadas en t.e. 1 use PH ; 2 vbase : a l i a s e d Base := ( i =>1) ; 3 v d e r i : a l i a s e d Derivada := ( vbase with x=> 1. 0 ) 4 rp : access Base c l a s s ; 5 6 begin 7 rp := vbase access ; 8 P( rp ) ; P( Base ) 9 10 rp := v d e r i access ; 11 P( rp ) ; P( Derivada ) 12 end ; Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 66/77.

67 Redefinición de métodos y polimorfismo Polimorfismo de herencia en Java y C# Polimorfismo de herencia en Java y C# En estos lenguajes: No es necesario indicar expĺıcitamente que métodos son redefinibles en subclases (cualquiera lo es) No es necesario indicar expĺıcitamente que referencias son polimórficas (cualquiera lo es) Como resultado, los programas son más cortos, legibles y fáciles de escribir. La desventaja es una (leve) perdida de eficiencia en tiempo y memoria. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 67/77.

68 Herencia múltiple Indice de la sección Sección 5 Herencia múltiple Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 68/77.

69 Herencia múltiple Herencia múltiple La herencia múltiple ocurre cuando una clase es subclase de varias superclases distintas En Ada, Java y C# no se permite: una clase solo tiene una superclase. En C++ está contemplado. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 69/77.

70 Clases abstractas e interfaces Indice de la sección Sección 6 Clases abstractas e interfaces Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 70/77.

71 Clases abstractas e interfaces Clases abstractas e interfaces En algunos casos no tiene sentido definir un método en una superclase, sino que solo tiene sentido en las subclases. Un ejemplo es una clase de tipo Ventana con un método Dibujar. Solo se pueden dibujar las ventanas de tipos específicos en clases derivadas de Ventana A las clases que tienen uno o varios métodos de esta forma se les llama clases abstractas, a los métodos se les llama métodos abstractos Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 71/77.

72 Clases abstractas e interfaces Clases abstractas No se deben crear instancias de clases abstractas, pues pueden tener toda o parte de su funcionalidad limitada Si se crea una instancia, no se deben invocar métodos abstractos, pues no se puede asumir que hacen algo útil o correcto Los métodos abstractos se pueden implementar como métodos que generan un error en t.e. al ser invocados Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 72/77.

73 Clases abstractas e interfaces Métodos virtuales puros en C++ El lenguaje C++ tiene un mecanismo para implementar métodos abstractos, que se denominan virtuales puros Un método virtual puro tiene una declaración (cabecera) pero no una definición (no tiene cuerpo) La declaración acaba con = 0 ; Una clase con un método virtual puro es abstracta y no pueden crearse instancias de la misma Una subclase directa de una clase abstracta implementa todos lo métodos virtuales puros de la superclase, o en caso contrario es también abstracta. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 73/77.

74 Clases abstractas e interfaces Beneficios de las clases abstractas Las clases abstractas constituyen un mecanismo escencial en OO Las clases abstractas frecuentmente sirven para especificar que métodos se deben implementar en las derivadas, sin proveer ningún código que restrinja o indique como se pueden implementar Las clases abstractas proveen el interfaz de uso de sus clases derivadas, que todas deben incorporar, mientras que las clases derivadas de la abstracta proveen implementaciones de ese interfaz (a menudo implementaciones alternativas) Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 74/77.

75 Clases abstractas e interfaces Interfaces en Java y C# En Java existe el mecanismo de los interfaces, que permite definir expĺıcitamente un interfaz, de forma separada de las clases que lo implementan Un interfaz Java es una especificación de que métodos como mínimo deben implementar otras clases. Se puede indicar expĺıcitamente que una clase implementa un interfaz Java. El lenguaje C# también incorpora soporte expĺıcito para el concepto de interfaz. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 75/77.

76 Clases abstractas e interfaces Implementación de clases abstractas o interfaces Una clase cualquiera puede proveer implementaciones de uno o varios interfaces (cumple varios roles) En C++, se puede usar herencia múltiple para definir una subclase que implementa varias clases abstractas, cada una de ellas definiendo un interfaz. En Java y C#, una clase puede implementar uno o varios interfaces Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 76/77.

77 Clases abstractas e interfaces fin del capítulo. Autor: Carlos Ureña. Fecha creación: January 28, Página: 77/77.