Herencia. 3.- Herencia. Declaración de una clase derivada en Delphi. Jerarquía de clases

Transcripción

1 Herencia 3.- Herencia La herencia nos permite definir datos y métodos que son generales (comunes a distintas clases) por separado de las que son particulares a cada clase. Esto se logra definiendo lo que es común en una clase llamada CLASE BASE o clase padre. Cada una de las clases que comparten esos datos y métodos comunes se declara como una CLASE DERIVADA de la clase base, también llamada subclase o clase hija. La clase derivada hereda todos los datos y métodos de la clase base, y añade los que sean necesarios para sus características particulares. La herencia es una forma de reutilización de código. 29 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Jerarquía de clases Una clase derivada puede actuar a su vez como clase base. La herencia tiene la propiedad transitiva. Declaración de una clase derivada en Delphi TYPE clase_derivada = CLASS(clase_base) <datos y métodos añadidos> a Hereda: a Añade: b Hereda: a Añade: p,q Hereda: a, b Añade: c Hereda: a, p, q Añade: z 31 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

2 Ejemplo Clase base TVehiculo: TYPE TVehiculo = CLASS PRIVATE NumRuedas: integer; VelocidadMaxima: integer; PUBLIC PROCEDURE Cambia(ruedas, veloc: integer); FUNCTION ObtenNumRuedas: integer; FUNCTION ObtenVelocidadMaxima: integer; Clase derivada TCamion TYPE TCamion = CLASS (TVehiculo) PRIVATE Carga: integer; PUBLIC PROCEDURE CambiaCarga(c:integer); FUNCTION ObtenCarga: integer; Redefinición de métodos Una clase derivada también puede redefinir alguno de los métodos de la clase base. Declara un método con el mismo nombre. Los parámetros pueden ser iguales o no, tanto en número como en tipo. El método redefinido oculta al del mismo nombre de la clase base, pero podemos hacer referencia a el de la clase base poniendo delante de la llamada la palabra INHERITED. En generar, es conveniente que un método redefinido llame al de su clase base. 33 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Ejemplo TYPE TAutobus = CLASS(TVehiculo) PRIVATE NumPasajeros: integer; PUBLIC PROCEDURE Cambia(ruedas, veloc, pasajeros: integer); Herencia múltiple Algunos lenguajes orientados a objetos, como C++, permiten que una clase derivada herede de varias clase base. Delphi no permite herencia múltiple. TYPE TUtilitario = CLASS(Tvehiculo, Tcoche) PROCEDURE TAutobus.Cambia; INHERITED cambia(ruedas, veloc); NumPasajeros:= pasajeros; 35 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

3 Acceso a los miembros públicos heredados Los miembros públicos de la clase base se heredan también como miembros públicos de la clase derivada. Los métodos de la clase derivada acceden directamente a los miembros públicos heredados de la clase base (se sobreentiende el objeto actual) Desde el exterior a la clase base y la clase derivada se puede acceder a los miembros públicos de la clase derivada, tanto a los heredados como a los añadidos. PROGRAM P; VAR MiCamion: TCamion; MiCamion.Cambia(4,100); MiCamion.CambiaCarga(10000); Acceso a los miembros privados heredados La clase derivada hereda los datos privados de la clase base, en el sentido de que los objetos de la clase derivada tendrán estos datos. Pero los métodos añadidos o redefinidos por la clase derivada NO tienen acceso a los miembros privados de la clase base. Esta restricción refuerza la encapsulación y hace más seguro el acceso a los datos privados. 37 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Ejemplo PROCEDURE TCamion.CambiaCarga(c: integer); NumRuedas := 4;. Generaría un error de compilación, porque NumRuedas es un dato privado de la clase base TVehiculo. PROCEDURE TCamion.CambiaCarga(c: integer); Cambia(4, 100);. Es correcto, porque Cambia es un método público de TVehiculo. Miembros protegidos El acceso protegido proporciona un nivel intermedio de encapsulación entre el accceso público y el acceso privado. Los miembros protegidos de una clase base son accesibles: A los métodos de la clase base. A cualquier subprograma definido dentro de la misma unidad. A los métodos de las clases derivadas. Los miembros protegidos de la clase base se heredan como miembros también protegidos. 39 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

4 Uso de los miembros protegidos En general, es preferible acceder a los datos heredados de la clase base a través de los métodos heredados, para evitar que cambios en la clase base nos obliguen a cambiar también la clase derivada. Se deben usar sólo cuando queramos que un dato o un método no sea visible nada más que para las clases derivadas. En la clase TVehiculo, si quisiéramos que desde el exterior no fuera posible obtener el número de ruedas o la velocidad máxima, pero sí desde las clases derivadas, pondríamos ObtenNumRuedas y ObtenVelocidadMaxima como miembros protegidos. La clase TObject CLASS es equivalente a CLASS(TObject) Por lo tanto, todas las clases en Delphi se derivan directa o indirectamente de TObject Create y Free son métodos de TObject. 41 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Constructores Un método que reserva memoria para un objeto se denomina CONSTRUCTOR. Todas las clases Delphi heredan el constructor Create de TObject, pero pueden declarar nuevos constructores o redefinir Create. Un constructor se declara como un método que, en lugar de function o procedure, lleva la palabra CONSTRUCTOR, tanto en la declaración como en la implementación. En la llamada al constructor, se reserva memoria para el objeto => en el código del constructor se puede acceder a sus datos, p.ej. para inicializarlos a un valor. El constructor devuelve una referencia al objeto creado => Tiene un valor de retorno (implícito). Es recomendable llamar Create a los constructores, con lo cual redefinen el heredado de TObject. Si el constructor es una redefinición del de la clase base, es recomendable llamar al constructor heredado AL PRINCIPIO. Esta llamada no origina la creación de un objeto de la clase base. 43 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

5 TVehiculo con constructor TYPE TVehiculo = CLASS PRIVATE NumRuedas: integer; VelocidadMaxima: integer; PUBLIC CONSTRUCTOR Create(ruedas, veloc: integer); PROCEDURE Cambia(ruedas, veloc: integer); FUNCTION ObtenNumRuedas: integer; FUNCTION ObtenVelocidadMaxima: integer; CONSTRUCTOR TVehiculo.Create; INHERITED Create; NumRuedas := ruedas; VelocidadMaxima := veloc; TAutobus con constructor TYPE TAutobus = CLASS(TVehiculo) PRIVATE NumPasajeros: integer; PUBLIC CONSTRUCTOR Create(ruedas, veloc, pasajeros: integer); PROCEDURE Cambia(ruedas, veloc, pasajeros: integer); CONSTRUCTOR TAutobus.Create; INHERITED Create(ruedas, veloc); NumPasajeros:= pasajeros; 45 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Destructores Un método que libera la memoria asignada a un objeto se denomina DESTRUCTOR. Todas las clases Delphi heredan el destructor Free de TObject, pero pueden declarar nuevos destructores o redefinir Free. Un destructor se declara como un método que, en lugar de function o procedure, lleva la palabra DESTRUCTOR, tanto en la declaración como en la implementación. Los destructores declarados por el programador se usan básicamente para liberar recursos del objeto (p.ej. memoria reservada con new) Es recomendable llamar al destructor de la clase base AL FINAL. 4.- Polimorfismo 47 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

6 Compatibilidad entre los tipos de una clase y sus derivadas Un objeto tiene una relación es un con su clase y con la(s) clase(s) de las que se deriva ésta. VAR mi_autobus: TAutobus; mi_autobus es un Vehiculo A una variable del tipo de una clase base se le pueden asignar objetos de una clase derivada. PROGRAM Comp; VAR v: TVehiculo; a: TAutobus; a: = TAutobus.Create; v : = a; END. El inverso no es cierto: a una variable de la clase derivada NO se le pueden asignar objetos de la clase base. a := v; generaría un error de compilación, ya que un vehículo no siempre es un autobús. La variable de la clase base, aunque contenga objetos de la clase derivada, "no conoce" los miembros de la clase derivada, y por lo tanto no los puede usar. v.obtennumpasajeros; generaría un error de compilación. 49 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Si la clase derivada ha redefinido métodos de la clase base, se elige el de la clase base, porque es la que corresponde al tipo de la variable. v.cambia(4, 100, 80); generaría un error de compilación, porque el método Cambia de TVehiculo tiene sólo dos parámetros. v.cambia(4, 100); sería correcto, y asignaría un 4 al dato NumRuedas del autobús contenido en v, y 100 a su dato VelocidadMaxima. Tratamiento genérico de objetos La compatibilidad entre el tipo de una clase y el de sus derivadas nos permite realizar tratamientos genéricos sobre objetos que son descendientes de la misma clase base. VehEnTaller: array[1..100] of TVehiculo; FOR i:= 1 to 100 DO TotalRuedas := TotalRuedas + VehEnTaller[i].ObtenNumRuedas; Pero sólo podemos utilizar los elementos que tienen en común, que son los heredados de la clase base. 51 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

7 Operadores de clase Al asignar un objeto de la clase derivada a una variable de la clase base, el objeto no pierde los miembros de su clase, sólo dejan de ser (directamente) accesibles. clase TV eh icu lo El operador IS sirve para averiguar cuál es la clase real de un objeto: cierto TC am ion TA u tobus objeto IS clase Si objeto es una variable de un tipo que no está relacionado con clase (si uno no es antecesor del otro), genera un error de compilación. Devuelve True si objeto contiene una instancia de clase o de una de sus descendientes, False en caso contrario. objeto falso clas e TC am ion C on ten ed ores Tc am ion C on ten ed oresc on R em olque error clase TA u tobusde2pisos 53 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Ejemplo 1: Vehículos El operador AS sirve para convertir a un objeto al tipo de su clase real: objeto AS clase Devuelve una refencia a objeto, pero con el tipo de clase. Si objeto no es una instancia de clase o de una de sus descendientes, o no es nil, se produce un error de ejecución Si objeto es de un tipo que no está relacionado con clase (si uno no es antecesor del otro), genera un error de compilación. VAR VehEnTaller: array [1..100] of TVehiculo; FOR i:=1 TO 100 DO TotalRuedas := TotalRuedas + VehEnTaller[i].ObtenNumRuedas; IF VehEnTaller[i] IS TCamion THEN TotalCarga := TotalCarga + (VehEnTaller[i] AS TCamion).ObtenCarga; IF VehEnTaller[i] IS TAutobus THEN TotalPasajeros := TotalPasajeros + (VehEnTaller[i] AS TAutobus).ObtenNumPasajeros; 55 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

8 Ejemplo 2: Figuras (I) TFigura = CLASS PROCEDURE Dibujar; TCuadrado = CLASS(TFigura) PROCEDURE Dibujar; {redefine el método} Ejemplo 2: Figuras (y II) VAR seleccionada: TFigura; IF seleccionada IS TCirculo THEN (seleccionada AS TCirculo).Dibujar; ELSE IF seleccionada IS TCuadrado THEN (seleccionada AS TCuadrado).Dibujar; ELSE IF seleccionada IS TElipse THEN (seleccionada AS TElipse).Dibujar; ELSE IF seleccionada IS TEstrella THEN (seleccionada AS TEstrella).Dibujar; TCirculo = CLASS(TFigura) PROCEDURE Dibujar; 57 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004 Polimorfismo y enlace dinámico POLIMORFISMO es la posibilidad de invocar distintas operaciones con la misma interfaz. Para una variable que puede contener distintos tipos de objetos, nos interesa que una llamada a un método invocara al método apropiado según el objeto que contenga en ese momento la variable (siempre que tenga la misma interfaz). Para ello el enlace de los métodos tiene que ser dinámico, es decir, en tiempo de ejecución. Métodos virtuales En Object Pascal se consigue el polimorfismo definiendo los métodos como virtuales. El compilador construye una Tabla de Métodos Virtuales (VMT) que contiene la dirección de todos los métodos a los que puede referirse una llamada polimórfica, y selecciona el método apropiado según la clase del objeto. Para declarar un método como virtual, basta con añadir la palabra VIRTUAL después de la cabecera del método en la declaración de la clase. 59 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

9 Las clases derivadas que redefinan un método virtual deben: Redefinirlo con exactamente la misma interfaz. Utilizar, en lugar de la palabra VIRTUAL, la palabra OVERRIDE. Es más lento llamar a un método virtual que a uno normal (estático). Hay otro tipo de métodos que permiten llamadas polimórficas, los métodos DINÁMICOS, Se utilizan exactamente igual que los virtuales, sustituyendo VIRTUAL por DYNAMIC. Son más lentos, pero ahorran espacio de memoria. En casi todos los casos es más rentable usar los virtuales. 61 M. Martínez, URJC, 2004 Figuras con métodos virtuales (I) TFigura = CLASS PROCEDURE Dibujar; VIRTUAL; TCuadrado = CLASS(TFigura) PROCEDURE Dibujar; OVERRIDE; {redefine el método} TCirculo = CLASS(TFigura) PROCEDURE Dibujar; OVERRIDE; 62 M. Martínez, URJC, 2004 Figuras con métodos virtuales (y II) VAR seleccionada: TFigura; seleccionada.dibujar; {llama automáticamente. al método apropiado} Constructores virtuales Los constructores declarados como virtuales no permiten llamadas polimórficas, ya que hay que nombrar la clase en la llamada. VehEnTaller: array [1..100] of TVehiculo; VehEnTaller[1 ] := TAutobus.Create; VehEnTaller[2 ] := TCamion.Create; Hay un método para evitarlo que es utilizar referencias de clase. 63 M. Martínez, URJC, M. Martínez, URJC, 2004

10 Métodos y clases abstractas En muchos casos interesa definir en una clase un método sólo para asegurar que todas sus clases derivadas van a tener ese método, pero no tiene sentido definir una implementación para el método en la clase base. el método Dibujar de TFigura. Cómo dibujar algo que no tiene forma? Los métodos de los que no se quiere definir una implementación se declaran como métodos abstractos, añadiendo la palabra ABSTRACT después de virtual o dynamic: PROCEDURE Dibujar; VIRTUAL; ABSTRACT; Las clases que contienen algún método abstracto se denominan clases abstractas. No se pueden crear instancias (objetos) de una clase abstracta. 65 M. Martínez, URJC, 2004