Gli oggetti. Ogni oggetto ha un interfaccia e ogni oggetto ha un tipo. Incapsulamento. Oggetti. Contatore. Invio di Messaggi

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1 Gli oggetti Linguaggi di Programmazione: Paradigmi di Programmazione (Sperimentazioni) Matteo Baldoni Dipartimento di Informatica Universita` degli Studi di Torino C.so Svizzera, 185 I-149 Torino Ogni oggetto ha un interfaccia e ogni oggetto ha un tipo baldoni@di.unito.it 2 Oggetti Un oggetto rappresenta un dato, ed è costituito da stato: collezione di variabili comportamento: collezione di operazioni (metodi) Esempio - contatore STATO METODI void iniz(int i) inizializza il contatore a i void incr() incrementa il contatore di 1 void decr() decrementa il contatore di 1 int val() restituisce il valore del contatore Incapsulamento I dati e le procedure che li manipolano sono raggruppati in un unica entità, l oggetto. Il mondo esterno ha accesso ai dati solo tramite un insieme di operazioni (metodi) che costituiscono l interfaccia dell oggetto. I dettagli dell implemen-tazione sono nascosti (INFORMATION HIDING) Un oggetto realizza una ASTRAZIONE DEI DATI 4 Contatore void iniz(int i) void incr() void decr() int val() void iniz(int i) {c=1; void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; Invio di Messaggi Un programma è costituito da un insieme di oggetti. Gli oggetti sono dinamici - creati e distrutti durante l'esecuzione del programma. Un oggetto A, per agire su un altro oggetto B, invia un messaggio a B chiedendogli di eseguire uno dei metodi della sua interfaccia. INTERFACCIA IMPLEMENTAZIONE Es.: esegui il metodo m1 CONTATORE Lo scambio di messaggi è l'unico modo di comunicare tra oggetti 5 6 1

2 Invio di Messaggi Invio di Messaggi finestra display contatore invio di messaggio = invocazione di un metodo In Java, e altri linguaggi, si usa la notazione con il punto: oggetto.metodo( ) invia valore di c esegui incr() 0 c int x,y;.incr();.decr(); x =.val(); y =.val(); bottone 1 bottone 2 bottone x ha valore 4 e y ha valore Invio di Messaggi Classi In un linguaggio tradizionale, per eseguire una operazione su un dato, dovremmo passare il dato come parametro: incr() o iniz(, ) Nella programmazione ad oggetti, invece, l'oggetto su cui si esegue una operazione non viene passato come parametro, perché figura già come destinatario del messaggio (può essere considerato come un parametro implicito).incr() o.iniz() I più diffusi linguaggi ad oggetti sono basati sul concetto di classe come insieme di oggetti con struttura e comportamento simili La classe definisce un tipo Istanza di una classe = oggetto della classe Istanze 9 Classi (Java) Classi (Java) Una classe realizza l'implementazione di un tipo di dato astratto. In Java: void iniz(int i) {c = i; void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; Per realizzare information hiding si usano le parole riservate public - interfaccia private - implementazione Per il momento trascuriamo questo aspetto private public void iniz(int i) {c = i; public void incr() {++c; public void decr() {--c; public int val() {return c;

3 Variabili private (Java) private public void iniz(int i) {c = i; public void incr() {++c; public void decr() {--c; public int val() {return c; Si noti che, se la variabile c fosse public, il metodo val sarebbe inutile: per conoscere il valore di un contatore cont basterebbe usare cont.c Tuttavia è buna norma di programmazione impedire l accesso diretto alle variabili di un oggetto, dichiarandole private. Tipi Java è un linguaggio tipato: tutte le variabili hanno un tipo. Il tipo di una variabile deve sempre essere dichiarato e può essere: una classe un tipo primitivo Contatore cont; int x,y; char ch; 1 14 Tipi di dato primitivi (Java) Java fornisce diversi tipi semplici primitivi. A differenza di altri linguaggi, la dimensione dei tipi numerici è fissata per consentire la portabilità dei programmi: byte 8 bit short 16 bit int 2 bit long 64 bit float 2 bit double 64 bit char 16 bit (Unicode) boolean Come si crea un istanza new Contatore() Crea un nuovo oggetto di tipo Contatore e ne restituisce il puntatore (handle) Tutti gli oggetti sono allocati dinamicamente (quando si esegue la new) e sono manipolati attraverso una handle (puntatore) (assegnamento, passaggio di parametri) Gestione della memoria Nella maggior parte dei linguaggi di programmazione le attivazioni di procedure sono gestite con uno stack (pila) Quando una procedura è chiamata, si inserisce un record di attivazione in cima alla pila, e lo si toglie quando l'esecuzione della procedura termina Un record di attivazione contiene le informazioni sul controllo (indirizzo di ritorno) ed i dati locali Possibilità di chiamate ricorsive di procedure Gestione della memoria Codice STATICA dati globali STACK record di attivaz. dati locali dati dinamici 17 18

4 Recupero della memoria Allocazione dinamica Garbage collection (Scheme, Prolog, Java) Il programmatore può solo allocare dati dinamici Una procedura di sistema, il garbage collector, si preoccupa di recuperare tutte le aree di memoria nello heap non più raggiungibili in modo da poterle riutilizzare Altri linguaggi come Pascal o C lasciano al programmatore la responsabilità di recuperare la memoria, con possibilità di commettere errori Contatore, ; Allocazione dinamica Allocazione dinamica Contatore, ; = new Contatore(); = new Contatore();.iniz();.iniz(); Contatore, ; = new Contatore(); = new Contatore();.iniz();.iniz(); = ; Questo oggetto non è più accessibile. Può essere recuperato dal garbage collector Puntatori (Java) Come si inizializza un oggetto In Java non esistono puntatori espliciti Contatore cont; Fino a quando non si esegue una new, la variabile cont non è associata a nessun oggetto Viceversa in C++ si può dichiarare sia Contatore ; sia Contatore *; è associato ad un contatore creato "staticamente, è associato ad un contatore creato dinamicamente (vedi Java) Si può chiamare esplicitamente un metodo di inizializzazione: Contatore ; = new Contatore();.iniz(); L'inizializzazione di un oggetto è una operazione molto importante. Java (e C++) forniscono la nozione di costruttore, che consente di inizializzare automaticamente un oggetto al momento della creazione

5 Costruttori Contatore(int i) {c = i; void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; costruttore L'oggetto viene inizializzato al momento della creazione, invocando automaticamente il costruttore. L istruzione Contatore = new Contatore(); crea un contatore e lo inizializza a. Overloading di metodi (e costruttori) Overloading: metodi diversi possono avere lo stesso nome. I metodi "overloaded" si distinguono uno dall'altro in base alla lista dei tipi degli argomenti. Contatore() {c = 0; Contatore(int i) {c = i; void incr() {++c; void incr(int n) {c += n; void decr() {--c; int val() {return c; Il costruttore di default in Java I tipi semplici non sono oggetti (Java) Contatore() { void incr() {++c; void incr(int n) {c += n; void decr() {--c; int val() {return c; Contatore() { Contatore(int i) {c = i; void incr() {++c; void incr(int n) {c += n; void decr() {--c; int val() {return c; Se una classe non ha alcun costruttore è presente un costruttore di default NomeDellaClasse() (che non esegue nessuna operazione particolare) Se una classe ha invece un qualsiasi costruttore il costruttore di default non viene piu` aggiunto e quindi se lo si desidera deve essere esplicitamente aggiunto. 27 Contatore cont; cont = new Contatore(); int x = ; I tipi semplici, come ad es. gli interi, non vengono allocati dinamicamente nello heap, a differenza di altri linguaggi "puri" come Smalltalk Esistono classi wrapper che trasformano tipi semplici in oggetti cont x 28 THIS THIS come costruttore Come può un oggetto mandare un messaggio a se stesso, ossia invocare un proprio metodo? Con la parola chiave this class A {... void p() {... void m() {... this.p();... In alcuni casi this è indispensabile this da solo indica un costruttore della stessa classe Contatore(int n) {c=n; Contatore() {this(); void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; chiama il costruttore con un argomento (inizializza il contatore a ) si può anche scrivere solo p() this viene aggiunto dal compilatore

6 Variabili e metodi di classe Variabili e metodi di classe E' possibile definire variabili (o metodi) associate ad una classe, condivise da tutte le istanze di quella classe In Java sono individuate dalla parola chiave static classe Conta c 5 class Conta { static int numcontatori = 0; Conta(int i) {c = i; ++numcontatori; void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; numcontatori 2 Le variabili di classe sono visibili da tutte le istanze della classe. Sono variabili globali (per tutte le istanze di una classe). c Variabili e metodi di classe Programmi in Java Una classe può essere considerata come un oggetto (di tipo Class) che viene allocato staticamente (all'inizio dell'esecuzione del programma) Le variabili ed i metodi di classe (static) sono accessibili attraverso il nome della classe int x,y; Conta cont = new Conta(); cont.incr();... x = cont.c; y = Conta.numContatori; Un programma in Java è una collezione di classi Una di queste deve contenere un metodo main L'esecuzione inizia dal main Il metodo main deve essere statico, perché altrimenti bisognerebbe creare un oggetto della classe Esempio prima di poterlo eseguire class Esempio { public static void main(string arg[]) { System.out.println("questo è un esempio"); 4 Compilazione di un programma in Java Esecuzione di un programma in Java Si crea un file <nome_file>.java contenente una o più classi C1, C2, e lo si compila. > javac <nome_file>.java Si chiama l'interprete su una classe che contiene il main (Es. C1) > java C1 Il compilatore crea un file.class in codice intermedio (bytecode) per ogni classe contenuta nel file.java: L'interprete alloca questa classe e comincia ad eseguire il main. C1.class, C2.class,

7 Un programma completo Compilazione in Java Contatore(int n) {c=n; void incr() {++c; void decr() {--c; int val() {return c; > javac <nome_file>.java > java UsaCont class UsaCont { public static void main(string arg[]) { Contatore cont = new Contatore(5); cont.incr(); System.out.println("valore =" + cont.val()); Una unità di compilazione è un file.java che contiene delle definizioni di classi. Al massimo una di queste classi può essere public: in questo caso deve avere lo stesso nome del file (senza.java). Il compilatore produce un file.class per ogni classe nel file. L'interprete ha la responsabilità di caricare e interpretare questi file