Object-Oriented Technology. Giuliano Armano 1

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1 Object-Oriented Technology Giuliano Armano 1

2 Object Oriented Technology ADT + Eredità + Polimorfismo Object-Orientation Giuliano Armano 2

3 Terminologia Tipica Classica... Tipo di dato (astratto) = ADT Operazione (astratta) = operation Tipo di dato (concreto) = module Operazione (concreta) = function / procedure Istanza di un tipo concreto = instance Campo di un tipo di dato (concreto) = field Giuliano Armano 3

4 Terminologia Tipica Object-Oriented... Tipo di dato (astratto) = ADT Operazione (astratta) = operation Tipo di dato (concreto) = class Operazione (concreta) = method Istanza di un tipo concreto = object Campo di un tipo di dato (concreto) = slot Giuliano Armano 4

5 ADT Implementazione del principio di occultamento dell'informazione, secondo il quale un dato astratto non deve consentire alcun accesso diretto alle sue strutture dati interne, e deve consentire a chi lo utilizza soltanto un elenco di operazioni ammesse Giuliano Armano 5

6 Eredità Possibilità da parte di una classe (sottoclasse) di derivare strutture dati e comportamenti di un'altra classe (superclasse) definita in precedenza L'eredità può essere singola o multipla Giuliano Armano 6

7 Eredità Singola Una classe può ereditare da una sola superclasse (ad es. Java) La gerarchia di eredità corrispondente è organizzata tipicamente come un albero (ad es. Java) Object Giuliano Armano 7

8 Eredità Multipla Una classe può ereditare da più di una superclasse (ad es. C++) La gerarchia di eredità corrispondente è organizzata come un DAG (ad es. C++) DAG = Directed Acyclic Graph Giuliano Armano 8

9 Eredità La gestione dell'eredità prevede numerosi meccanismi che tipicamente coinvolgono i seguenti aspetti: Riuso / Shadowing di slot definiti in superclassi Riuso / Overriding / Shadowing / Redefinition di metodi definiti in superclassi Creazione (distruzione) di un oggetto da parte di costruttori (distruttori) distribuiti lungo la gerarchia di eredità Giuliano Armano 9

10 Eredità Riuso di slot B x D x Giuliano Armano 10

11 Eredità Shadowing di slot B x D x Giuliano Armano 11

12 Eredità Riuso di metodi B m 1 (x:t) D m 1 (x:t) Giuliano Armano 12

13 Eredità Overriding / Shadowing di metodi B m 1 (x:t) D m 1 (x:t) Giuliano Armano 13

14 Eredità Redefinition di metodi B m 1 (x:t) D m 1 (x:t, y:u) Giuliano Armano 14

15 Eredità Attivazione Costruttori B B() D D() C++ e Java Giuliano Armano 15

16 Eredità Attivazione Distruttori B ~B() D ~D() C++ Giuliano Armano 16

17 Polimorfismo Possibilità da parte di un operazione di essere definita ed eseguita con funzioni / metodi diversi, generabili o selezionabili in tempo di compilazione o di esecuzione (polimorfismo parametrico, polimorfismo per inclusione, overloading) Possibilità da parte di un oggetto di essere modificato per renderlo compatibile con un dato tipo (coercion / conversion) Possibilità da parte di una variabile di referenziare oggetti di tipo diverso (variabile polimorfa) Giuliano Armano 17

18 Polimorfismo secondo Cardelli-Wegner universal parametric inclusion polymorphism ad-hoc overloading coercion Giuliano Armano 18

19 Polimorfismo Universale - Parametrico E' forse il tipo più puro di polimorfismo Prescinde dalla presenza di una gerarchia di eredità Si può applicare indifferentemente a: Operatori Funzioni Procedure Metodi Classi Giuliano Armano 19

20 Polimorfismo Universale - Parametrico Esempio di classe parametrica in cui si definisce uno Stack destinato a contenere un tipo generico Item Classe parametrica Stack Item <<bind>> <float> Classe instanziata Stack<float> Giuliano Armano 20

21 Polimorfismo Universale - per Inclusione E' strettamente legato alla presenza di una gerarchia di eredità Si realizza tipicamente in concomitanza con i meccanismi di gestione dell'eredità che consentono il riuso o l'overriding di un metodo definito in una superclasse Giuliano Armano 21

22 Polimorfismo Universale - per Inclusione Polimorfismo ottenuto tramite il riuso di metodi: un oggetto di classe D riusa il metodo m 1 definito nella classe B B m 1 (x:t) D m 1 (x:t) Giuliano Armano 22

23 Polimorfismo Universale - per Inclusione Polimorfismo ottenuto tramite overriding / shadowing: oggetti di classe B e D usano metodi m 1 diversi B m 1 (x:t) D m 1 (x:t) Giuliano Armano 23

24 Polimorfismo ad Hoc - Overloading Prescinde dalla presenza di una gerarchia di eredità Si realizza quando la segnatura esplicita di una funzione / procedura / metodo è tale da consentire in tempo di compilazione la scelta di attivazione del corrispondente codice Viene da alcuni autori considerato un falso polimorfismo poiché ad uno stesso nome di funzione / metodo / operatore tipicamente corrisponde un insieme di funzioni / metodi / operatori monomorfi Giuliano Armano 24

25 Polimorfismo ad Hoc - Overloading Un semplice esempio di overloading: void swap ( int * i1, int *i2 ) ; void swap ( float * f1, float *f2 ) ; void swap ( Complex * c1, Complex * c2 ) ; Giuliano Armano 25

26 Polimorfismo ad Hoc - Coercion Si realizza quando viene forzato un oggetto a cambiare tipo di riferimento Il processo di coercion può comportare una perdita di informazione ad esempio, con B e D legate da una relazione classesottoclasse, se converto un oggetto di D in un oggetto di B potrei perdere informazione Giuliano Armano 26

27 Polimorfismo ad Hoc - Coercion Due principali forme di coercion: Coercion implicita, realizzata automaticamente dal compilatore Coercion esplicita (o conversion), indicata esplicitamente dal programmatore Giuliano Armano 27

28 Polimorfismo ad Hoc - Coercion Coercion implicita double x = 32.0; int y=0;... printf( Distanza = %9.5f\n,x+y) ;... Nell'espressione x+y, y viene convertito automaticamente (coercion) in double Giuliano Armano 28

29 Polimorfismo ad Hoc - Conversion Coercion esplicita (o conversion) double x = (double) 32; int y=0;... printf( Distanza = %9.5f\n,x+y) ;... La variabile x viene inizializzata con un valore che il programmatore richiede di convertire preventivamente in double (conversion) Giuliano Armano 29

30 Polimorfismo Variabile Polimorfa Il fenomeno si presenta quando una variabile può referenziare oggetti di tipi diversi In linguaggi non tipizzati (ad es. Smalltalk e CLOS) questo fenomeno è normalissimo: una variabile può referenziare un oggetto di qualunque natura In linguaggi tipizzati (ad es. C++ e Java) possiamo avere diversi comportamenti Giuliano Armano 30

31 Polimorfismo Variabile Polimorfa in C++ Il C++ consente le variabili polimorfe soltanto per i puntatori (per le variabili normali interviene il processo di coercion) Giuliano Armano 31

32 Polimorfismo Variabile Polimorfa in C++ Con B e D legate da una relazione classe-sottoclasse: Un puntatore definito per referenziare oggetti di classe B può in realtà referenziare anche oggetti di classe D (o di sue sottoclassi) La decisione di appartenenza può essere presa in tempo di compilazione (default) oppure in tempo di esecuzione (cfr. uso di virtual ) Si può forzare l'appartenenza di un oggetto ad una classe lungo una gerarchia di eredità tramite le operazioni di upcasting (default - implicito) o downcasting (va esplicitato) Giuliano Armano 32

33 Polimorfismo Variabile Polimorfa in Java In Java le variabili che referenziano oggetti contengono in realtà una sorta di puntatore (detto reference di 32 bit) che lega la variabile all'oggetto Giuliano Armano 33

34 Polimorfismo Variabile Polimorfa in Java Con B e D legate da una relazione classe-sottoclasse: Una reference definita per referenziare oggetti di classe B può in realtà referenziare anche oggetti di classe D (o di sue sottoclassi) La decisione di appartenenza viene presa sempre in tempo di esecuzione Si può forzare l'appartenenza di un oggetto ad una classe lungo una gerarchia di eredità tramite le operazioni di upcasting (default - implicito) o downcasting (va esplicitato) Giuliano Armano 34

35 Altri Aspetti Caratterizzanti l'oot Dispatching Single vs. Multiple Dispatching Binding Static (early) vs. Dinamic (late) binding Garbage Collection Giuliano Armano 35

36 Dispatching: Single Ad ogni metodo è associata una sola classe che ne è proprietaria (e quindi tutte le istanze generate da quella classe possono utilizzarlo) La maggior parte dei linguaggi rispettano questa impostazione (es. C++, Java, Smalltalk) La decisione di quale metodo invocare tra quelli compatibili si basa perciò sulla classe dell'oggetto destinatario dell'invocazione (*) (*)... o sulla classe della variabile che referenzia tale oggetto Giuliano Armano 36

37 Dispatching: Multiple Un metodo non appartiene necessariamente ad una classe, ma può coinvolgerne più di una e quindi, concettualmente, nessuna ne è proprietaria! Pochi linguaggi rispettano questa impostazione (es. CLOS) La decisione di quale metodo invocare tra quelli compatibili si basa perciò sulla classe degli oggetti coinvolti nell'invocazione del metodo Giuliano Armano 37

38 Binding La decisione di quale metodo attivare può essere presa in tempo di compilazione (static / early binding) oppure durante l esecuzione del programma (dynamic / late binding) Alcuni linguaggi possiedono soltanto un meccanismo: quello del dynamic binding (es. Smalltalk), altri li possiedono entrambi (es. C++) Il meccanismo di dynamic binding è più flessibile ma meno efficiente! Giuliano Armano 38

39 Garbage Collection Il meccanismo di allocazione dei dati può essere completamente automatico (es. Smalltalk) oppure esplicito (es. C++) Allo stesso modo la deallocazione dei dati può essere completamente automatica (es. Smalltalk, Java, CLOS) oppure esplicita (es. C++) La deallocazione automatica dei dati viene gestita da un opportuno algoritmo di garbage collection Giuliano Armano 39

40 Garbage Collection Un algoritmo di garbage collection non fa altro che individuare le strutture dati allocate in memoria che non sono più referenziate e rendere nuovamente libera la memoria da esse occupata L individuazione delle strutture dati da liberare avviene in molti modi diversi: si può ad esempio utilizzare dei contatori di referenza oppure procedere per eliminazione mettendo da parte progressivamente le strutture dati ancora referenziate (e che possono a loro volta referenziarne altre) Giuliano Armano 40