Programación orientada a objetos en C++ y Windows
Conceptos de clase y objeto. Tipos.
Introducción
Los objetos son entidades que tienen un determinado estado,
comportamiento (método) e identidad:
El estado está compuesto de datos o informaciones; serán uno o
varios atributos a los que se habrán asignado unos valores concretos (datos). El
comportamiento está definido por los métodos o mensajes a los que sabe
responder dicho objeto, es decir, qué operaciones se pueden realizar con él. La
identidad es una propiedad de un objeto que lo diferencia del resto; dicho con
otras palabras, es su identificador (concepto análogo al de identificador de
una variable o una constante).
Un objeto contiene toda la información que permite definirlo e
identificarlo frente a otros objetos pertenecientes a otras clases e incluso
frente a objetos de una misma clase, al poder tener valores bien diferenciados
en sus atributos. A su vez, los objetos disponen de mecanismos de interacción
llamados métodos, que favorecen la comunicación entre ellos. Esta comunicación
favorece a su vez el cambio de estado en los propios objetos. Esta
característica lleva a tratarlos como unidades indivisibles, en las que no se
separa el estado y el comportamiento.
Los métodos (comportamiento) y atributos (estado) están
estrechamente relacionados por la propiedad de conjunto. Esta propiedad destaca
que una clase requiere de métodos para poder tratar los atributos con los que
cuenta. El programador debe pensar indistintamente en ambos conceptos, sin
separar ni darle mayor importancia a alguno de ellos. Hacerlo podría producir
el hábito erróneo de crear clases contenedoras de información por un lado y
clases con métodos que manejen a las primeras por el otro. De esta manera se
estaría realizando una programación estructurada camuflada en un lenguaje de
programación orientado a objetos.
La POO difiere de la programación estructurada tradicional, en
la que los datos y los procedimientos están separados y sin relación, ya que lo
único que se busca es el procesamiento de unos datos de entrada para obtener
otros de salida. La programación estructurada anima al programador a pensar
sobre todo en términos de procedimientos o funciones, y en segundo lugar en las
estructuras de datos que esos procedimientos manejan. En la programación
estructurada solo se escriben funciones que procesan datos. Los programadores
que emplean Programación Orientada a Objetos, en cambio, primero definen objetos
para luego enviarles mensajes solicitándoles que realicen sus métodos por sí
mismos.
Origen
La programación orientada a objetos se fue convirtiendo en el
estilo de programación dominante a mediados de los años ochenta, en gran parte
debido a la influencia de C++, una extensión del lenguaje de programación C. Su
dominación fue consolidada gracias al auge de las Interfaces gráficas de
usuario, para las cuales la programación orientada a objetos está
particularmente bien adaptada. En este caso, se habla también de programación
dirigida por eventos.
La programación orientada a objetos es una forma de programar
que trata de encontrar una solución a estos problemas. Introduce nuevos
conceptos, que superan y amplían conceptos antiguos ya conocidos. Entre ellos
destacan los siguientes:
Ejemplos:
• Clase
Persona (fecha nac., DNI, dir., tel.)
– Jefe
(despacho, incentivos, ...)
–
Vendedor (área, clientes,...)
–
Secretarios
• Clase
Forma: área (?), perímetro (?), color
–
Rectángulo: dos lados , área, perímetro.
–
Cuadrado: un lado, área, perímetro.
– Elipse:
dos radios, área
–
Circulo: Un radio, área, circunferencia
• Clase
Vehículos: Peso
,
Potencia, Cilindrada
– Coches:
Nº puertas, extras
•
Monovolúmenes
•
Deportivos.
•
Furgonetas
–
Camiones: PMA, Tara, Nº ejes.
• Rígidos
• Con
remolque
–
Motocicletas.
• Con
matrícula
• Sin
matrícula
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 ella.
class CRender {
public:
char buffer[256]; // atributo
void m_Renderizar(const char *cadena); // método
};
Herencia
(Por ejemplo, herencia de la clase C a la clase D) es la
facilidad mediante la cual la clase D hereda en ella cada uno de los atributos
y operaciones de C, como si esos atributos y operaciones hubiesen sido
definidos por la misma D. Por lo tanto, puede usar los mismos métodos y
variables públicas declaradas en C. Los componentes registrados como
"privados" (private) también se heredan, pero como no pertenecen a la
clase, se mantienen escondidos al programador y sólo pueden ser accedidos a
través de otros métodos públicos. Esto es así para mantener hegemónico el ideal
de POO.
Objeto
Instancia de una clase. Entidad provista de un conjunto de
propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad (métodos),
los mismos que consecuentemente reaccionan a eventos. Se corresponden con los
objetos reales del mundo que nos rodea, o con objetos internos del sistema (del
programa). Es una instancia a una clase.
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.
Evento
Es 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. También se puede
definir como evento la reacción que puede desencadenar un objeto; es decir, la
acción que genera.
Atributos
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 esto se
define como sus características predeterminadas, y cuyo valor puede ser
alterado por la ejecución de algún método.
Componentes de un objeto
Atributos, identidad, relaciones y métodos.
Identificación de un objeto
Un objeto se representa por medio de una tabla o entidad que
esté compuesta por sus atributos y funciones correspondientes.
En comparación con un lenguaje imperativo, una
"variable" no es más que un contenedor interno del atributo del
objeto o de un estado interno, así como la "función" es un
procedimiento interno del método del objeto.
Características de la POO
Existe un acuerdo acerca de qué características contempla la
"orientación a objetos". Las características siguientes son las más
importantes:
Abstracción
Denota las características esenciales de un objeto, donde se
capturan sus comportamientos. Cada objeto en el sistema sirve como modelo de un
"agente" abstracto que puede realizar trabajo, informar y cambiar su
estado, y "comunicarse" con otros objetos en el sistema sin revelar
cómo se implementan estas características. Los procesos, las funciones o los
métodos pueden también ser abstraídos, y, cuando lo están, una variedad de
técnicas son requeridas para ampliar una abstracción. El proceso de abstracción
permite seleccionar las características relevantes dentro de un conjunto e
identificar comportamientos comunes para definir nuevos tipos de entidades en
el mundo real. La abstracción es clave en el proceso de análisis y diseño
orientado a objetos, ya que mediante ella podemos llegar a armar un conjunto de
clases que permitan modelar la realidad o el problema que se quiere atacar.
Encapsulamiento
Significa reunir todos los elementos que pueden considerarse
pertenecientes a una misma entidad, al mismo nivel de abstracción. Esto permite
aumentar la cohesión de los componentes del sistema. Algunos autores confunden
este concepto con el principio de ocultación, principalmente porque se suelen
emplear conjuntamente.
Modularidad
Se denomina modularidad a la propiedad que permite subdividir
una aplicación en partes más pequeñas (llamadas módulos), cada una de las
cuales debe ser tan independiente como sea posible de la aplicación en sí y de
las restantes partes. Estos módulos se pueden compilar por separado, pero
tienen conexiones con otros módulos. Al igual que la encapsulación, los
lenguajes soportan la modularidad de diversas formas.
Principio de ocultación
Polimorfismo
Comportamientos diferentes, asociados a objetos distintos,
pueden compartir el mismo nombre; al llamarlos por ese nombre se utilizará el
comportamiento correspondiente al objeto que se esté usando. O, dicho de otro
modo, las referencias y las colecciones de objetos pueden contener objetos de
diferentes tipos, y la invocación de un comportamiento en una referencia
producirá el comportamiento correcto para el tipo real del objeto referenciado.
Cuando esto ocurre en "tiempo de ejecución", esta última
característica se llama asignación tardía o asignación dinámica. Algunos lenguajes
proporcionan medios más estáticos (en "tiempo de compilación") de
polimorfismo, tales como las plantillas y la sobrecarga de operadores de C++.
Herencia
Las clases no se encuentran aisladas, sino que se relacionan
entre sí, formando una jerarquía de clasificación. Los objetos heredan las
propiedades y el comportamiento de todas las clases a las que pertenecen. La
herencia organiza y facilita el polimorfismo y el encapsulamiento, permitiendo
a los objetos ser definidos y creados como tipos especializados de objetos
preexistentes. Estos pueden compartir (y extender) su comportamiento sin tener
que volver a implementarlo. Esto suele hacerse habitualmente agrupando los
objetos en clases y estas en árboles o enrejados que reflejan un comportamiento
común. Cuando un objeto hereda de más de una clase se dice que hay herencia
múltiple; siendo de alta complejidad técnica por lo cual suele recurrirse a la
herencia virtual para evitar la duplicación de datos.
Resumen
La programación orientada a objetos es un paradigma surgido en
los años 70, que utiliza objetos como elementos fundamentales en la
construcción de la solución. Un objeto es una abstracción de algún hecho o ente
del mundo real, con atributos que representan sus características o
propiedades, y métodos que emulan su comportamiento o actividad. Todas las
propiedades y métodos comunes a los objetos se encapsulan o agrupan en clases.
Una clase es una plantilla, un prototipo para crear objetos; en general, se
dice que cada objeto es una instancia o ejemplar de una clase.
Lenguajes orientados a objetos
Simula (1967) es aceptado como el primer lenguaje que posee las
características principales de un lenguaje orientado a objetos. Fue creado para
hacer programas de simulación, en donde los "objetos" son la representación
de la información más importante. Smalltalk (1972 a 1980) es posiblemente el
ejemplo canónico, y con el que gran parte de la teoría de la programación
orientada a objetos se ha desarrollado.
Entre los lenguajes orientados a objetos se destacan los
siguientes:
·
ABAP -> SAP Lenguaje orientado a eventos
·
ABL Lenguaje de programación de OpenEdge de Progress Software
·
ActionScript
·
ActionScript
3
·
Ada
·
C++
·
C#
·
Clarion
·
Clipper1
·
D
|
·
Object Pascal (Embarcadero Delphi)
·
Gambas
·
Genie
·
Harbour
·
Eiffel
·
Fortran
90/95
·
Java
·
JavaScript2
·
Lexico3
·
Objective-C
|
·
Ocaml
·
Oz
·
R
·
Perl4
·
PHP5
·
PowerBuilder
·
Python
·
Ruby
·
Self
·
Smalltalk6
|
·
Magik
(SmallWorld)
·
Vala
·
VB.NET
·
Visual
FoxPro7
·
Visual
Basic 6.0
·
Visual
DataFlex
·
Visual
Objects
·
XBase++
·
Lenguaje DRP
·
Scala8
|
Muchos de estos lenguajes de programación no son puramente
orientados a objetos, sino que son híbridos que combinan la POO con otros
paradigmas.
Al igual que C++, otros lenguajes, como OOCOBOL, OOLISP,
OOPROLOG y Object REXX, han sido creados añadiendo extensiones orientadas a objetos
a un lenguaje de programación clásico.
Un nuevo paso en la abstracción de paradigmas de programación es
la Programación Orientada a Aspectos (POA). Aunque es todavía una metodología
en estado de maduración, cada vez atrae a más investigadores e incluso
proyectos comerciales en todo el mundo.
Ejemplo 1
#include
<iostream.h>
int
main()
{
Suma s;
s.setA(80);
s.setB(100);
cout
<< s.getA() << " + " << s.getB() << " =
" << s.calcular() << endl;
cin.get();
return 0;
}
Ejemplo 2
class Suma
{
// atributo privado
double resultado;
public:
// método público
double calcular();
// atributo público
Pareja p;
};
// implementación del metodo calcular de la clase Suma.
double Suma::calcular() { return p.getA() + p.getB(); }
Estructuras asociadas a objetos. Constructores y destructores.
Punteros y arrays.
Constructores.
Cuando creamos un objeto de una clase, siempre
seguimos los mismos pasos para llamar a un conjunto de métodos que
inicialicen los datos del objeto. En EL LENGUAJE C++, se define una
función especial, el constructor, que es llamada cuando se crea un nuevo objeto
de la clase. Este constructor puede recibir parámetros, como cualquier otra
función. Veamos un ejemplo de clase sin constructor y con constructor:
# include
<iostream.h>
class
Caja {
public:
Caja
(double dim1, double dim2, double dim3);
double
volumen (void);
};
Caja::
Caja (double dim1, double dim2, double dim3) {
longitud = dim1;
anchura = dim2;
altura = dim3;
};
double
Caja:: volumen (void) {
return
longitud * anchura * altura;
};
main () {
Caja pequeña(5, 4, 10), mediana (10, 6, 20), grande(20,
10, 30);
cout << 'El volumen de la caja grande es '
<< grande.volumen() << '\n';
}
En este
sencillo ejemplo vemos las características más importantes de un
constructor:
· El
constructor tiene el mismo nombre que la clase a la que pertenece. Por ejemplo,
el constructor de la clase Caja se llama Caja.
· El
constructor no devuelve nada (ni siquiera void).
· Los
argumentos se pasan al constructor en la declaración de un objeto. Así, Caja pequeña
(5, 4, 10) crea un nuevo objeto de la clase Caja y llama al constructor con los
parámetros 5, 4 y 10.
Cuando se
crea un objeto de una clase, se llama automáticamente al constructor. Si
tuviésemos un puntero a una clase, su constructor no seria llamado a menos que
reserváramos memoria para lo que apunta el puntero, utilizando new.
Un
constructor es una función, y por tanto podemos aplicarle todo lo que hemos
visto que las funciones EN EL LENGUAJE C++ pueden hacer. Por ejemplo, podemos
sobrecargarlo:
# include <iostream.h>
class Caja {
double longitud, anchura, altura;
public:
Caja
(double dim1, double dim2, double dim3);
Caja
(void);
double
volumen (void);
};
Caja:: Caja (void) {
longitud = 8;
anchura = 8;
altura = 8;
};
Hemos creado una función constructora que inicializa las dimensiones de la caja a 8. Esta será llamada cuando creemos un objeto del tipo Caja sin ningún parámetro.
Destructores.
El destructor es muy similar al constructor,
excepto que es llamado automáticamente cuando cada objeto sale de su ámbito
de validez. Recordemos que las variables automáticas tienen un tiempo de
vida limitado, ya que dejan de existir cuando se sale del bloque en que han
sido declaradas. Cuando un objeto es liberado automáticamente, su destructor,
si existe, es llamado automáticamente.
Un destructor tiene el mismo nombre que la clase a
la que pertenece, pero precedido con una tilde (~). Igual que el constructor,
un destructor no devuelve nada.
Si algún bloque de memoria fue reservado dinámicamente
en un objeto, se puede utilizar el destructor para liberarlo antes de que se
pierdan los punteros a esas variables.
#include
<iostream.h>
class
Taco
{
public:
Taco (int hard) {
dureza = new
int;
*dureza =
hard;
}
~Taco() {
cout
<< 'Destruyendo taco con dureza ' ;
cout
<< *dureza <<;\n';
delete
dureza;
}
private:
int
*dureza;
};
main () {
Taco hard(10);
Taco *soft = new Taco (0);
delete soft;
};
En este ejemplo, vemos que el
destructor tiene el mismo nombre que la clase, con un ~ delante. Cuando se
crean punteros a clases, como soft en el ejemplo, se llama al destructor
cuando se libera la memoria del puntero. Si esto no se hace, nunca se llamara
al destructor.
Con clases declaradas estáticamente,
como Taco hard, el destructor se llama al final de la función donde se declara
el objeto (en el ejemplo, al final de la función main.
Incluso cuando se interrumpe un
programa usando una llamada a exit(), se llama a los destructores de los
objetos que existen en ese momento.
Punteros
a objetos
Los punteros a objetos se declaran como cualquier
otro tipo de puntero:
CComplejo* pc;
Puesto que pc es un
puntero y no un objeto, su declaración no lleva implícita la ejecución del
constructor, y por lo tanto no está inicializado: pc apunta a
cualquier posición de memoria justo después de haber sido declarado. Un puntero
a objeto se manipula como cualquier otro tipo de puntero. En particular, para
crear la variable dinámica apuntada por el puntero pc, debe
emplearse el operador new; para enviar mensajes al objeto apuntado por pc, debe
emplearse el operador ->;
y finalmente, para liberar el objeto apuntado por pc debe
emplearse el operador delete:
CComplejo*
pc;
pc= new CComplejo;
pc->asigna_real(3);
pc->asigna_imag(6);
//...
delete
pc;
Herencia y polimorfismo.
Hasta ahora hemos visto cómo
definir clases en C++ y una serie de características de estas últimas, como la
forma de crear objetos, de declarar miembros con distintos tipos de acceso, etcétera.
Pero todas estas características son tan sólo una parte de la historia. Dijimos
que el uso de objetos se introducía para representar conceptos del mundo de
nuestro programa en una forma cómoda y que permitían el uso de las clases como
tipos del lenguaje, pero, ¿cómo representamos las relaciones entre los
objetos?, es decir, ¿cómo indicamos la
relación entre las personas y los empleados, por ejemplo?.
Esto se consigue definiendo una
serie de relaciones de parentesco entre las clases. Definimos las clases como antes,
pero intentamos dar unas clases base o
clases padre para representar las características
comunes de las clases y luego definimos unas clases derivadas o subclases que definen
tan sólo las características diferenciadoras de los objetos de esa clase. Por
ejemplo, si queremos representar empleados y clientes podemos
definir una clase base persona que contenga las características
comunes de ambas clases (nombre, Cedula, etc.) y después declararemos las
clases empleado y cliente como derivadas de persona, y sólo
definiremos los miembros que son nuevos respecto a las personas
o los que tienen características
diferentes en la clase derivada, por ejemplo un empleado puede ser
despedido, tiene un sueldo, puede firmar un contrato, etc., mientras que un cliente puede
tener una cuenta, una lista de pedidos, puede
firmar un contrato, etc. Como se ha mencionado ambos tipos pueden firmar contratos,
pero los métodos serán diferentes, ya que la acción es la misma pero tiene
significados distintos.
En definitiva, introducimos los
mecanismos de la herencia y polimorfismo
para implementar las relaciones entre las clases. La herencia consiste en la
definición de clases a partir de otras clases, de tal forma que la clase
derivada hereda las características de la clase base, mientras que el polimorfismo nos permite
que métodos declarados de la misma manera en una clase base y una derivada se
comporten de forma distinta en función de la clase del objeto que la invoque,
el método es polimórfico, tiene varias formas.
Clases
derivadas o subclases
Clases
derivadas
Una clase derivada es una clase que se define en
función de otra clase. La sintaxis es muy simple, declaramos la clase como siempre,
pero después de nombrar la clase escribimos dos puntos y el nombre de su clase
base. Esto le indica al compilador que todos los miembros de la clase base se
heredan en la nueva clase. Por ejemplo, si tenemos la clase empleado (derivada
de persona) y queremos definir la clase directivo podemos
declarar esta última como derivada de la primera. Así, un directivo
tendrá las características de persona y de empleado, pero
definirá además unos nuevos atributos y métodos propios de su clase:
class
directivo : empleado {
private:
long
num_empleados;
long
num_acciones;
...
public:
...
void
despide_a (empleado *e);
void
reunion_con (directivo *d);
...
};
Como un objeto de tipo directivo
es un empleado, se podrá usar en los lugares en los que se trate
a los empleados, pero no al revés (un empleado no puede
usarse cuando necesitamos un directivo). Esto es cierto cuando
trabajamos con punteros a objetos, no con objetos:
directivo d1, d2; empleado e1;
lista_empleados *le;
le= &d1; // inserta un directivo en la lista de empleados
d1.next = &e1; // el siguiente empleado es e1
e1.next = &d2; // el siguiente empleado es el directivo 2
d1.despide_a (&e1); // el directivo puede despedir a un empleado
d1.despide_a (&d2); // o a otro directivo, ya que también es un
empleado
e1.despide_a (&d1); // ERROR, un empleado no tiene definido el
método despide a
d1.reunion_con (&d2); // Un directivo se reúne con otro
d1.reunion_con (&e); // ERROR, un empleado no se reúne con un
directivo
empleado *e2 = &d2; // CORRECTO, un directivo es un empleado
directivo *d3 = &e; // ERROR, no todos los empleados son directivos
d3->num_empleados =3; // Puede provocar un error, ya que e1 no tiene espacio
// reservado para num_empleados
d3 = (directivo *)e2. // CORRECTO, e2 apunta a un directivo
d3->num_empleados =3; // CORRECTO, d3 apunta a un directivo
En
definitiva, un objeto de una clase derivada se puede usar como objeto de la
clase base si se maneja con punteros, pero hay que tener cuidado ya que el C++
no realiza chequeo de tipos dinámico (no tiene forma de saber que un puntero a
un tipo base realmente apunta a un objeto de la clase derivada).
Concepto de interfaz gráfica
Conocida
también como GUI (del inglés graphical user interface) es un programa
informático que actúa de interfaz de usuario, utilizando un conjunto de
imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones
disponibles en la interfaz. Su principal uso, consiste en proporcionar un
entorno visual sencillo para permitir la comunicación con el sistema operativo
de una máquina o computador.
Habitualmente
las acciones se realizan mediante manipulación directa, para facilitar la
interacción del usuario con la computadora. Surge como evolución de las
interfaces de línea de comandos que se usaban para operar los primeros sistemas
operativos y es pieza fundamental en un entorno gráfico. Como ejemplos de
interfaz gráfica de usuario, cabe citar los entornos de escritorio Windows, el
X-Window de GNU/Linux o el de Mac OS X, Aqua.
En
el contexto del proceso de interacción persona-ordenador, la interfaz gráfica
de usuario es el artefacto tecnológico de un sistema interactivo que
posibilita, a través del uso y la representación del lenguaje visual, una
interacción amigable con un sistema informático.
La librería ObjectWindows.
Biblioteca de objetos de
Windows , más conocido por la sigla OWL, es una biblioteca de clases C + +
producido por Borland con el fin de encapsular la API de Windows.
PPP fue lanzado por Borland por
su compilador de Borland C + + en gran parte al mismo tiempo que Microsoft
había lanzado un producto de la competencia llamada Microsoft Foundation
Classes . Desde PPP tenía una estructura superior biblioteca orientada a
objetos de Microsoft, durante un tiempo fue mucho más exitosa, sin embargo, la
pérdida de cuota de mercado cuando las actualizaciones no soporta las nuevas
características de Windows, y luego nunca se produjo. Actualmente un grupo
independiente (equipo OWLNext) es responsable de actualizar y proporcionar
nuevas características.
No hay comentarios:
Publicar un comentario