Lezione 13 Programmazione ad Oggetti

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1 Programmazione Orientata agli Oggetti La programmazione ad oggetti si basa su due principi fondamentali ereditarietà polimorfismo Queste due proprietà consentono di definire nuovi tipi di dato in funzione di tipi già esistenti si specifica soltanto le parti in cui la nuova classe differisce da quelle note (programmazione per differenze) consente di riciclare tutto il codice presente nelle librerie 1 Ereditarietà Relazioni di Specializzazione Il meccanismo dell ereditarietà permette di definire una classe in termini di una classe definita in precedenza la nuova classe eredita la rappresentazione in memoria e l interfaccia della sua classe base il programmatore non deve riscrivere tutto il codice che è in comune tra la classe base e la nuova classe il programmatore può modificare l implementazione di alcuni dei metodi ereditati L ereditarietà consente di implementare relazioni di specializzazione (isa) tra tipi di dato Consideriamo la classe Video definita nelle precedenti lezioni class Video stringa di char di dimensione altezza*larghezza class Window è un tipo particolare di Video dimensioni variabili posizione relativa rispetto al video class Menu è un tipo particolare di Window visualizzazione a comparsa selezione tramite mouse 2 3 Derivazione di Classi Esempio: Sistema Informativo Zoo Il meccanismo della derivazione di classi del C++ implementa l operazione di ereditarietà della programmazione ad oggetti La classe derivata può utilizzare tutti i dati ed i metodi non privati della classe base come propri elementi non c è bisogno di riscrivere i metodi ereditati dalla classe base, a meno che non debbano essere modificati Il livello di accesso di un membro della classe può essere privato, pubblico e protetto i membri protetti non sono visibili dall esterno della classe ma sono ereditabili Estinzione Erbivoro AnimaleZoo Uccello Orso Pesce Felino Panda OrsoBianco Grizzly Yoghi

2 Progettazione di un Text Query System Struttura di un Text Query System Un Text Query System è una struttura dati contiene un testo arbitrario consente di effettuare ricerche di (sequenze) di parole nel testo supporta ricerche composte più parole collegate da operatori logici (!, &&, ) Per ogni parola richiesta restituisce la lista delle posizioni in cui la parola è presente Per semplicità non consideriamo la punteggiatura le maiuscole articoli, congiunzioni, etc. Crea un vettore delle righe di testo Crea un vettore di tutte le parole del testo ad ogni parola è associata la sua posizione Crea una mappa delle parole del testo ad ogni parola è associato un vettore contenente le posizioni di tutte le occorrenze della parola nel testo Legge una richiesta da parte dell utente Crea un vettore delle righe di testo che soddisfano le richieste dell utente 6 7 Preliminari Interfaccia Pubblica di TextQuery #include <algorithm> #include <string> #include <vector> #include <utility> #include <map> #include <set> typedef pair<short,short> Posizione; typedef vector<posizione> VettorePos; typedef vector<string> Testo; typedef pair<testo*,vettorepos*> ParolePos; class TextQuery; class TextQuery { public: TextQuery(); static void filtra_elementi( string felems ); void interrroga_testo(); void mostra_mappa_testo(); void mostra_posizioni_testo(); void costruisci_testo() 8 9 Rappresentazione TextQuery Uso di TextQuery #include "TextQuery.h" class TextQuery { Testo* linee_testo; ParolePos* posizioni_parole; map<string,posizione*>* mappa_parole; static string elementi_da_filtrare; int main() { TextQuery tq; tq.costruisci_testo(); tq.interroga_testo(); /* legge la richiesta dell'utente, la elabora e ricerca nella mappa di tq */ tq.mostra_mappa_testo(); La classe TextQuery deve gestire diversi tipi di richieste

3 Tipi di Richieste Semplici Tipi di Richieste Composte Richiesta semplice (es. algoritmi) Stampa le righe di testo in cui compare la parola Richiesta not (es.!algoritmi) Stampa tutte le righe di testo che non contengono una parola Richiesta or (es. algoritmi strutture dati) Stampa tutte le righe di testo che contengono almeno una delle due parole Richiesta and (es. algoritmi && strutture dati) Stampa tutte le righe di testo che contengono entrambe le parole Una richiesta composta è un espressione formata da richieste semplici (es. informatica && (algoritmi strutture dati)) stampa tutte le righe di testo in cui compare la parola informatica ed una frase tra algoritmi e strutture dati Proprietà della classe Query Soluzioni non Object Oriented -- Union I tipi degli operandi delle richieste or, not, and possono essere a loro volta richieste di qualsiasi tipo La funzione di valutazione della richiesta è diversa per ciascun tipo di richiesta Il programma deve ignorare queste differenze e operare su un unico metodo union op_type { // tipo dell operando di una richiesta NotQuery *nq; AndQuery *aq; OrQuery *oq; string *word; enum optypes { not = 1, or, and, name classandquery { op_type _leftop, _rightop; optypes _leftoptype, _rightoptype; La classe AndQuery contiene due operandi di tipo op_type due enumeratori di tipo optypes che indicano di che tipo sono gli operandi Soluzioni non Object Oriented Puntatori Generici Soluzioni non Object Oriented Puntatori Generici enum optypes { not = 1, or, and, name classandquery { void *_leftop, *_rightop; optypes _leftoptype, _rightoptype; L operando è indirizzato tramite un puntatore generico Gli enumeratori optypes indicano come deve essere fatto il cast dei puntatori L onere della risoluzione del tipo degli operandi grava sul programmatore void AndQuery::eval() { switch(_leftoptype) case and: AndQuery *paq = static_cast<andquery*>(_leftop); paq->eval(); break; case or: OrQuery *poq = static_cast<orquery*>(_leftop); poq->eval(); break; // la stessa cosa per l oprando sinistro

4 Problemi delle Soluzione non OO Soluzione Object Oriented La lunghezza e la complessità del programma crescono a dismisura Il programma non si adegua alle modifiche alla struttura delle richieste Per aggiungere il supporto ad un nuovo tipo di richieste bisogna modificare tutti gli switch e ricompilare tutto il programma Stabiliamo una gerarchia di richieste, identificando le relazioni esistenti tra i vari tipi di richieste 1. Identifichiamo una classe Query Contiene tutti gli elementi comuni a tutti i tipi di richieste 2. Specifichiamo le richieste not, and, or come tipi particolari di Query Query AndQuery OrQuery NotQuery NameQuery Tipo di Dato Astratto Query Utilizzo Polimorfico di Query Un oggetto Query identifica il concetto astratto di richiesta Ogni richiesta ha una funzione di valutazione Ogni richiesta, di qualunque tipo, può essere convertita in un oggetto Query Gli operandi di una richiesta sono oggetti Query class AndQuery { Query *_leftop, *_rightop; Se il metodo eval() è polimorfico è possibile scrivere un programma del genere eval() è definito come funzione virtuale di Query void eval(const Query* pq) { pq->eval(); int main() { AndQuery aq; OrQuery oq; NotQuery nq; NameQuery sq; eval(&aq); eval(&oq); eval(&nq); eval(&sq); Classe Query -- Rappresentazione Classe Query Interfaccia Pubblica class Query {. protected: vector<posizione> _pos; // posizioni di tutte le occorrenze set<short> *_soluzione; // insieme delle righe che contengono occorrenze set<short>* _vec2set(const vector<posizione>*); Una parola può comparire più volte nella stessa riga _pos contiene tutte le occorrenze In _soluzione una riga compare una sola volta 22 class Query { public: virtual ~Query(){ delete _solution; virtual void eval() = 0; void display const ( ostream &os = cout ); const set<short>* soluzione() const; const vector<posizione>* posizioni() const; static const vector<string> *testo(); Metodi polimorfici Tutte i tipi di Query devono fornire questi metodi La loro implementazione dipende dal tipo di Query

5 Progettazione di una Gerarchia di Classi Progettazione di una Gerarchia di Classi Il paradigma dell object oriented è basato sui concetti di fornitore e utente Il fornitore progetta ed implementa la classe base Altri fornitori progettano ed implementano classi derivate L utente usa l interfaccia pubblica della gerarchia L utente dovrebbe essere messo in condizione di ignorare la struttura della gerarchia Deve conoscere solo l interfaccia pubblica della classe base Gli altri sviluppatori dovrebbero essere messi in grado di poter sviluppare classi derivate trasparenti all utente Nel progettare una classe si deve rispondere ai seguenti quesiti Quali operazioni deve fornire l interfaccia pubblica dell intera gerarchia? Quali di queste operazioni hanno implementazioni diverse per ciascuna classe derivata? Quali membri dato sono comuni a tutta la gerarchia? Quali membri dato devono essere visibili per poter costruire classi derivate?