En programación orientada a objetos se denomina polimorfismo a la capacidad del código de un programa para ser utilizado con diferentes tipos de datos u objetos. También se puede aplicar a la propiedad que poseen algunas operaciones de tener un comportamiento diferente dependiendo del objeto (o tipo de dato) sobre el que se aplican.
El concepto de polimorfismo se puede aplicar tanto a funciones como a tipos de datos. Así nacen los conceptos de funciones polimórficas y tipos polimórficos. Las primeras son aquellas funciones que pueden evaluarse o ser aplicadas a diferentes tipos de datos de forma indistinta; los tipos polimórficos, por su parte, son aquellos tipos de datos que contienen al menos un elemento cuyo tipo no está especificado.
6.2 Clase base abstracta.
En C++ es posible definir clases abstractas. Una clase abstracta, o clase base abstracta (ABC), es una que está diseñada sólo como clase padre de las cuales se deben derivar clases hijas. Una clase abstracta se usa para representar aquellas entidades o métodos que después se implementarán en las clases derivadas, pero la clase abstracta en sí no contiene ninguna implementación solamente representa los métodos que se deben implementar. Por ello, no es posible instanciar una clase abstracta, pero sí una clase concreta que implemente los métodos definidos en ella.
Las clases abstractas son útiles para definir interfaces, es decir, un conjunto de métodos que definen el comportamiento de un módulo determinado. Estas definiciones pueden utilizarse sin tener en cuenta la implementación que se hará de ellos.
Ejemplo:
class Abstracta
{
public:virtual
int metodo() = 0;
};
Las funciones virtuales permiten que clases derivadas de una misma base (clases hermanas) puedan tener diferentes versiones de un método. Se utiliza la palabra-clave virtual para avisar al compilador que un método será polimórfico y que en las clases derivadas existen distintas definiciones del mismo.
Para declarar que un método de una clase base es virtual, su prototipo se declara como siempre, pero anteponiendo la palabra-clave virtual, que indica al compilador algo así como: "Será definido más tarde en una clase derivada".
Ejemplo:
Sintaxis: virtual void dibujar();
Una función virtual o método virtual es una función cuyo comportamiento, al ser declarado "virtual", es determinado por la definición de una función con la misma cabecera en alguna de sus subclases. Este concepto es una parte muy importante del polimorfismo en la POO.
6.4 Destructores virtuales.
Como cualquier otra función miembro, los destructores pueden ser declarados virtuales. El destructor de una clase derivada de otra cuyo destructor es virtual, también es virtual.
La existencia de un destructor virtual permite que un objeto de una subclase pueda ser correctamente destruido por un puntero a su clase-base.
class B
{
// Superclase (polimórfica) ...
virtual ~B(); // Destructor virtual
};
class D : public B
{
// Subclase (deriva de B) ...
~D(); // destructor también virtual
};
void func()
{
B* ptr = new D; // puntero a superclase asignado a objeto de subclase
delete ptr; // Ok: delete es necesario siempre que se usa new
}
En el ejemplo anterior el mecanismo de llamada de las funciones virtuales permite que el operador delete invoque al destructor correcto, es decir, al destructor ~D de la subclase, aunque se invoque mediante el puntero ptr a la superclase B*. Si el destructor no hubiese sido virtual no se hubiese invocado el destructor derivado ~D, sino el de la superclase ~B, dando lugar a que los miembros privativos de la subclase no hubiesen sido desasignados. Tendríamos aquí un caso típico de "misteriosas" pérdidas de memoria, tan frecuentes en los programas C++ como difíciles de depurar.
Referencias:
Incluso las jerarquías de clases bien diseñadas necesitan evolucionar con el tiempo. Las opciones iniciales que elija en el momento de diseñar una jerarquía de clases pueden simplificar su trabajo posteriormente.
En la siguiente lista se incluyen sugerencias para simplificar la extensión de las jerarquías de clases:
• Las jerarquías se definen desde lo general a lo específico. Defina las clases en cada nivel de una jerarquía de herencia de la forma más genérica posible. Las clases derivadas pueden heredar, reutilizar y extender métodos de clases base. Por ejemplo, suponga que está diseñando una jerarquía de clases que modela el hardware del equipo. Al comenzar a modelar los dispositivos de salida, podría definir clases denominadas Display, Printer y File. Después podría definir las clases que implementan los métodos definidos en las clases base. Por ejemplo, la clase LCD Display puede haber derivado de Display e implementar un método denominado Enter Power Save Mode.
• Defina los tipos de datos y el almacenamiento con generosidad a fin de evitar cambios difíciles posteriormente. Por ejemplo, podría considerar el uso de una variable de tipo Long aunque los datos actuales sólo requieran una variable estándar Integer.
• Exponga sólo los elementos que las clases derivadas necesiten. Los campos y métodos Private reducen los conflictos de denominación y protegen a otros usuarios del uso de elementos que pueden necesitar cambios posteriormente.
• Los miembros que sólo sean necesarios para las clases derivadas deben marcarse como Protected. Esto garantiza que sólo las clases derivadas dependen de estos miembros y facilita la actualización de estos miembros durante el desarrollo.
• Asegúrese de que los métodos de clase base no dependen de miembros Overridable cuya funcionalidad pueden cambiar las clases herederas. Existen dos tipos de jerarquizar: La primera consiste en derivar una clase de otra, es el caso mas habitual y se llama “Herencia”. La otra consiste en encapsular un objeto como miembro de otro, a esta se le llama “Encapsulamiento”.
La unica regla que tenemos que tener en mente es: Si un objeto se relaciona con otro de la forma “es un” hay que usar la herencia publica. Si por el contrario la relacion se describe mejor de la forma “tiene un” hay que usar el encapsulamiento.
Una forma sencilla de ver la diferencia entre los dos tipos es con este ejemplo:
• La clase C Mercedes? “es un” tipo de la clase C Car?
• La clase C Mercedes “tiene un” tipo de case C Volante?
Cuando pensamos en una clase como un tipo, asumimos que los programas crearán objetos de ese tipo. Sin embargo, hay casos en que es útil definir clases para las cuales no se desea instanciar objetos. Tales clases son llamadas clases abstractas. Debido a que normalmente son utilizadas como base en jerarquías de clases, nos referiremos a ellas como clases base abstractas.
Las clases abstractas no sirven para instanciar objetos porque están incompletas, siendo sus clases derivadas las que deberán definir las partes faltantes.
El propósito de una clase abstracta es proveer una clase base apropiada desde la cual otras clases hereden.
Las clases desde las cuales se pueden instanciar objetos se llaman clases concretas. Tales clases proveen implementaciones de cada método o propiedad que definen.
Las clases abstractas normalmente contienen uno o más métodos o propiedades abstractas, las cuales no proveen implementación. Las clases derivadas deben reemplazar los métodos abstractos heredados para permitir la instanciación de objetos.
Para definir una clase abstracta se utiliza la palabra clave abstract (que también sirve para definir métodos y propiedades abstractos).
Ejemplo :
// Clase abstracta con métodos abstractos;
abstract class Figura{
protected int x, y ;
public abstract double daPerímetro( ) ; // Declaración de un método abstracto.
public abstract double daArea( ) ; // Declaración de un método abstracto.
}
5.4 Definición de una clase derivada
La programación orientada a objetos extiende los tipos abstractos de datos permitiendo relaciones tipo-subtipo. Esto es alcanzado a través de un mecanismo denominado herencia. Más que reimplementar características compartidas, una clase puede heredar datos y funciones miembros de otras clases. En C++, este mecanismo es implementado a través de la derivación de clases.
Especificación de derivación
// clases que sirven como clases base
class Animal{...};
class EnExtincion{...};
class Carnivoro{...};
class Herbivoro{...};
// Derivación simple
class Oso:public Animal { ...};
// Derivaciones múltiples
class Gato : public Animal, Carnivoro {...};
class Panda : private EnExtincion, public Oso, private Herbivoro {...};
Si se omite un atributo de público,privado o protegido a la clase base, esta es manipulada como privada. En el caso de la clase gato, Carnivoro es una clase base privada.
La sintaxis para definir clases bases es igual a definir clases ordinarias, con las siguientes dos excepciones:
El acceso desde clases derivadas a miembros heredados es como si fueran miembros propios (depende del tipo de herencia realizada). Tambien puede usarse el class scope operator es decir, para acceder al miembro A de la clase ClassA desde el objeto Obj de la clase ClassB sería Obj.ClassA::A o bien Obj.A.
Clases bases públicas y derivadas
Los miembros heredados de una clase base pública mantienen su nivel de acceso dentro de la clase derivada. En general, en una jerarquía de derivación pública, cada clase derivada subsecuentemente tiene acceso combinado a miembros públicos y protegidos de las clases bases previas en una rama. Los miembros públicos y protegidos heredados a través de una derivación protegida, se vuelen miembros protegidos de la clase derivada. Los miembros públicos y protegidos heredados a traves de una derivación privada se vuelven miembros privados de la clase derivada. Esto lleva a:
Conversiones estándar bajo derivación
Existen 4 conversiones predefinidas que son aplicables entre una clase derivada y su clase base pública:
5.5 Herencia múltiple
Es un tipo de herencia en la que una clase hereda el estado (estructura) y el comportamiento de más de una clase base.
La herencia múltiple puede simplificar los programas y proporcionar soluciones para resolver problemas difíciles.
La herencia múltiple plantea diferentes problemas tales como la ambigüedad por le uso de nombres idénticos en diferentes clases base, y la dominación o preponderancia de funciones o datos.
Asimismo, todas las funciones declaradas dentro de una clase se consideran un método de la clase. En el ejemplo de la clase Person, puede crear un método denominado getInfo():
class Person
{
public var age:Number;
public var username:String;
public function getInfo():String
{
// Definición del método getInfo()
}
}
Los miembros de clases se declaran con la palabra clave static. Por ejemplo, puede declarar el miembro de clase species con el siguiente código:
class Person
{
public static var species:String = "Homo sapiens";
// ...
}
Una clase actúa como cualquier otro tipo de dato con respecto al ámbito. Todos los miembros de una clase se dice que están en el ámbito de esa clase; cualquier miembro de una clase puede referenciar a cualquier otro miembro de la misma clase.
Las funciones miembro de una clase tienen acceso no restringido a los miembros dato de esa clase. El acceso a los miembros dato y funciones de una clase fuera del ámbito de la clase está controlado por el programador. La idea es encapsular la estructura de datos y funcionalidad de una clase, de modo que el acceso a la estructura de datos de la clase desde fuera de las funciones miembro de la clase, sea limitada o innecesaria.
El nombre de la clase tiene que ser único dentro de su ámbito.
En C++ se define this dentro de un objeto como un puntero al objeto en que está contenido. Se declara implícitamente como:
class_name *this;
y se inicializa para apuntar al objeto para el cual se llama a la función miembro. Este puntero es muy útil cuando se trabaja con punteros y especialmente en listas linkadas cuando se necesita referenciar un puntero al objeto que se está insertando en la lista. La palabra this está disponible para este propósito y puede ser utilizada en cualquier objeto. Realmente la forma apropiada de referenciar a cualquier variable en una lista es a través del uso del puntero predefinido this, escribiendo this -> variable_name, pero el compilador supone que se está usando, y podemos omitir el puntero.
Los programas de esta unidad los presento primero como imagenes, para que puedan observar detenidamente su estructura y asi poderlos examinar.
2.1.1 Estructura de un subprograma
La estrcutura de un subprograma es muy sencillo:
tipo-resultado nombrefuncion (parámetros)
{
declaraciones;
sentencias;
valor de retorno;
}
Las declaraciones se pueden situar en cualquier parte del programa con la unica condición de preceder a las instrucciones que las utilizan.
2.1.2 Valor de retorno
La sentencia return se utiliza para dos propósitos:
Puede aparecer más de una vez en el cuerpo de la función.
Una funcionn no puede devolver ningun valor. Se indica con la palabra o tipo void :
void max3 (int x, int y)
Con esta palabra se pueden definir funciones sin parámetro:
double decimalescomunes (void)
Que seria lo mismo:
double decimales comunes ()
2.2 Declaración de un programa
La declaración de una función, conocido como prototipo de la función, indica, además del nombre de la función, cuántos parámetros tiene y de qué tipo son, así como el tipo del valor retornado. Su sintaxis es:
tipo-resultado nombrefuncion (parámetros);
Los prototipos de las funciones indican al compilador el nombre y naturaleza de las funciones que utiliza el programa. Se debe declarar un prototipo para cada función de un programa antes de que el programa utilice esa función. C++ permite inicializar los argumentos en las declaraciones.
2.3 Bibliotecas o librería de un suprograma.
Todas las versiones del lenguaje C++ vienen con una biblioteca estándar de funcioes en tiempo de ejecución que proporcioan soporte para operaciones utilizadas con más frecuencia. Estas funciones permiten realizar una operación con sólo una llamada a la función.
Los nombres de los archivos de cabecera etándar mas utilizados son:
En los módulos de programa se pueden icluir lineas #include con los archivos de cabecera.
Algunos de los grupos de funciones de biblioteca más usuales son:
Las rutinas de E/S y las rutinas de memoria, no se suelen utilizar en C++, en su lugar se utilizan flujos (cin y cout) y operadores (new, delete).
2.4 Primer acercamiento a clases y objetos.
Una clase define un tipo de dato, como un struc estaría en C. En un sentido de la informática, un tipo consiste en un sistema de estados y un sistema de las operaciones de transición entre esos estados. Así interno es un tipo porque tiene un sistema de estados y tiene operaciones como i + j ó i++, etc. Exactamente de la misma manera, una clase proporciona un sistema de operaciones (generalmente publica), y un sistema de bits de datos (generalmente públicos) que representan los valores del etracto que los casos del tipo pueden tener.
Un programador de C puede pensar en una clase que tiene funciones del miembro llamadas operator++, etc.
Un objeto es una región del almacenaje con la semántica asociada. Una clase define el comportamiento posible de muchos objetos.
Para almacenar e identificar a los objetos se hace uso de las clases. Las clases son elementos abstractos y genéricos que por si tienen entidad propia.
2.5 Ámbito y tiempo de vida de una variable
Se denomina ámbito de una variable a la parte de un programa donde dicha variable puede ser referenciada por su nombre. Una variable puede ser limitada a un bloque, a un fichero, a una función o a una declaración de una función.
Variables globales y locales
Cuando una variable se declara en un programa fuera de todo el bloque es accesible desde su punto de definición o declaración hasta el final del fichero fuente. Esta variable recibe el nombre de global.
Una variable global existe y tiene valor desde el principio hast el final de la ejecución del programa.
Si la declaración de una variable se hace dentro de un bloque, el acceso queda limitado a ese bloque y a los bloques contenidos dentro de este por debajo de su punto de declaración. Esta variable recibe el nombre de local o automatica.
Una variable local existe y tiene valor desde su punto de declaración hasta el final del bloque donde está definida. Cada vez que se ejecuta el bloque que la contiene, la variable local es nuevamente definida y cuando finaliza la ejecución del mismo, la variable deja de existir.
2.6 Argumentos y paso de parámetros
Un argumento por defecto en C++ es un parámetro que una llamada a la función no es necesario que se proporcione; a veces se conocen como parámetros opcionales. Si se pasaun valor, se utiliza el valor; si no le pasa un valor aun parámetro opcional se utiliza un valor por defecto como argumento.
Ejemplo:
guiones (10,0,30);
guiones(10,0,30,'-');
Los argumentos por defecto se deben indicar al final del conjunto de argumentos.
Cuando se llama una función, el primer argumento en la llamada es pasado al primer parámetro de la función, el segundo argumento al segundo parámetro y así sucesivamente. La función se pasa una copia del valor del argumento. Esto supone que la función invocada trabaje sobre la copia, no pudiendo alterar las variables de donde procede.
un ejemplo claro del paso de parametros lo encontramos en un ejercicio de la unidad 1, el cual consiste en el intercambio de valores al final del programa, el programa en cuestión se encuentra dentro de la carpeta y fuera de el como imagen para poder checarlo, el nombre del programa es INTERCAMB.CPP.
2.7 Sobrecarga de subprogramas
Un subprograma sobrecargará un significado ya existente siempre que su especificación sea suficientemente diferente, es decir, pueden existir dos subprogramas con el mismo identificador siempre que se distingan por el número o tipo de sus parámetros.
La sobrecarga de funciones permit escribir y utilizar multiples funciones con el mismo nombre, pero con diferente lista de argumentos, la lista de argumentos es diferente si tiene un argumento con un tipo de dato distinto, si tiene un número diferente de argumentos o ambos.
Como C++ soporta sobrecarga se podrian definir funciones sobrecargadas que tuvieran el mismo nombre y argumentos diferentes.
Ejemplo:
int cuadrado (int x);
long cuadrado (long x);
double cuadrado (double x);
2.8 Recursividad
Es la propiedad que tienen las funciones en C++ de poder llamarse así mismas. Una función recursiva necesita una condición de salida.
El proceso se utiliza para computaciones repetidas en las que cada acción se determia en función de un resultado anterior.
Se deben cumplir dos condiciones:
Ejemplo:
Para calcular el factorial:
n!=1 x 2 x 3 x....... x n
Lo anterior recursivamente se escribe:
n!=n(n-1)!
Y la condición de fin seria:
1!=1
Referencias:
