Fondamenti di Informatica

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1 Relazioni tra classi Fondamenti di Informatica 27. Standard UML 2. parte Generalizzazione: (ereditarietà) relazione in cui una classe (sottoclasse) eredita gli attributi e le operazioni di una superclasse: multipla Semplice Aggregazione: relazione in cui una o più classi sono parti di una classe intera Associazione: connessione strutturale tra classi Corso di Laurea in Ingegneria Informatica e dell Automazione A.A Semestre Prof. Giovanni Pascoschi 2 Relazioni tra oggetti e classi : Generalizzazione Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Collegamenti e associazioni Le relazioni di tipo generalizzazione (specializzazione), servono per poter garantire al progettista un buon livello di astrazione. Utilizzando tali relazioni si può gestire l ereditarietà e il polimorfismo Collegamenti e associazioni L'aggregazione consente di poter formare aggregati di oggetti, così come avviene nel mondo reale se abbiamo un oggetto composto da più parti è piu comodo rappresentarlo in termini di queste ultime e non dell'intero oggetto, in quanto è meglio gestire piccole classi che una sola grande classe. Esistono due tipi di aggregazione una lasca e una stretta. 1. L'aggregazione lasca indica che l'oggetto "contenuto" ha vita propria anche senza l'oggetto "contenitore simbolo 2. L'aggregazione stretta invece indica che l'oggetto non ha vita propria, quindi deve essere distrutto assieme al "contenitore simbolo Si parla in questo caso di composizione (le parti esistono solo in relazione al tutto) 3 4

2 Relazioni tra oggetti e classi : esempio di Aggregazione Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Carrozzeria modello : string marca : string potenza : int Accendi ( ) Motore classe contenitore Ruota Contenimento lasco: ciclo di vita degli oggetti contenuto e contenitore indipendenti il contenitore non è responsabile della creazione e della distruzione dell oggetto si realizza mediante un puntatore al contenuto il coordinatore dell aggregazione deve: Creare oggetto contenuto Definire e inizializzare un puntatore ad esso Costruire oggetto contenitore passando puntatore al contenuto num_matricola : int colore : string num_valvole : int cilindrata : int diametro : int marca_pneum : string Avvia ( ) 5 6 Relazioni tra oggetti e classi : Composizione Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Contenimento stretto l oggetto contenuto non ha una vita propria l oggetto contenitore è responsabile della costruzione e distruzione si realizza con un oggetto contenuto interno al contenitore il coordinatore della composizione deve: creare l oggetto contenitore fornire valori all oggetto contenuto il compilatore richiama il costruttore e il distruttore del contenuto Nel grafico visto a pag. 4 vi è la presenza di tre associazioni lasche, in quanto la ruota, il motore e la carrozzeria hanno vita propria anche se esse non sono integrate per formare un'automobile. Questo grafico si puo arricchire aggiungendo la specifica della molteplicità. Grazie a tali numeri posti nei pressi della freccia che indica l'aggregazione, indichiamo di quante occorrenze necessitiamo di una classe per ogni aggregazione quando vogliamo indicare molte occorrenze utilizzeremo il simbolo '*'. 7 8

3 Relazioni tra oggetti e classi : esempio di Aggregazione + molteplicità Confronto tra contenimento e derivazione modello : string marca : string potenza : int Accendi ( ) Carrozzeria num_matricola : int colore : string Motore num_valvole : int cilindrata : int Avvia ( ) classe contenitore 4 Ruota diametro : int marca_pneum : string Consideriamo i due casi: La classe B contiene la classe A (contenimento) La classe B è derivata dalla classe A (ereditarietà) In entrambi i casi l oggetto B contiene l oggetto A Interfacce: Contenimento: l interfaccia di A e B indipendenti Derivazione: interfaccia di B comprende quella di A Ereditarietà più forte del contenimento: B può eseguire overriding delle funzioni di A Un puntatore a B può essere assegnato a puntatore a A Un oggetto B può essere assegnato ad un oggetto A 9 10 Relazioni tra oggetti e classi : Associazione Relazioni tra oggetti e classi : Associazione - esempio L'associazione fra una o più classi permette di esprimere i legami che ci sono fra di esse. E' caratterizzata da: un nome una molteplicità una direzione La convenzione grafica da usare è la seguente: Persona 1 0..* possiede La molteplicità ha lo stesso significato visto in precedenza. Se l'associazione è realizzata con un unione senza freccia, indica che è bidirezionale; in caso contrario il verso della freccia indica il senso di lettura dell'associazione 11 12

4 Relazioni tra oggetti e classi : Associazione Regole per passare da UML a C++ Descrive quante istanze di una classe possono relazionarsi ad una singola istanza della classe associata Simboli terminatori: 1 uno e solo uno 0..1 zero o uno (opzionale) M..N da M a N * 0 o più (molti) 0..* 0 o più (molti) 1..* 1 o più (molti) Una volta sviluppati un certo numero di diagrammi UML, per la descrizione del nostro progetto, bisogna passare alla fase di traduzione in C++ In generale gli strumenti CASE (Computer Aided Software Engeneering), sono in grado di costruire da soli lo scheletro del nostro prodotto a partire dai nostri grafici In alcuni casi lo strumento CASE puo fare degli errori è necessario sapere come affrontare tale traduzione anche manualmente Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Gerarchia di Generalizzazione (Specializzazione) Questa gerarchia implica la presenza di una classe Base che funziona da interfaccia generale, ovvero in essa sono presenti gli attributi e i metodi comuni a tutte le classi che da esse deriveranno, le quali a loro volta conterranno ulteriori attributi e metodi con i quali sarà possibile specializzare (ereditarietà+polimorfismo) la classe Base. La codifica di tale gerarchia è stata già vista nelle lezioni precedenti class Base { public: void f1(); virtual void f2() = 0; virtual void f3(); protected: void f4(); // variabili membro class Derivata:public Base { public: void f2(); void f3(); void f5(); protected: // variabili membro // funzione virtuale pura // funzione virtuale non pura 15 16

5 Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Classe Base Classe Derivata Base::f1() è una funzione direttamente richiamabile dall'utente, in quanto contenuta nella parte public della classe base Derivata::f2() è la ridefinizione della funzione virtuale pura presente nella classe Base Base::f2() DEVE essere ridefinita in TUTTE le classi derivate poichè essa è una funzione virtuale pura, ovvero è una funzione che deve essere specializzata, quindi essa non risulta essere utilizzabile dall'utente della classe Base Base::f3() al contrario della precedente questa funzione PUO' essere specializzata da classi derivate ma non lo deve essere necessariamente, in quanto essa è una funzione virtuale NON pura Derivata::f3() è l'eventuale ridefinizione della funzione virtuale NON pura. Anche in questo caso nella parte protected della classe andranno messe le variabili membro proprie di quella specializzazione, così che si possa creare una nuova gerarchia di specializzazione Derivata::f5() è la definizione di un nuovo metodo specifico della classe Derivata Base::f4() questa funzione può essere richiamata per funzionalità comuni a classi derivate in quanto essa è inserita nella parte protected della classe, ciò implica che tale funzione verrà automaticamente ereditata da tutte le classi figlie. Insieme alla funzione f4() vengono ereditati dai figli anche tutte le variabili membro che sono qui contenute Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Aggregazione Contenimento lasco modello : string marca : string potenza : int fcontenitore ( ) Motore num_valvole : int cilindrata : int fcontenuto ( ) Contenuto class Motore { public: Motore( ); void fcontenuto( ); private: // variabili membro Motore::Motore( ) è il costruttore della classe Motore::fcontenuto( ) è una funzione pubblica della classe Motore nella parte privata vanno inserite le variabili membro della classe 19 20

6 Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Contenitore #include Motore.h class { private: Motore* c; public: (Motore* q):c(q){ void fcontenitore( ) { c -> fcontenuto( ); /* serve per inserire all interno della classe la classe Motore*/ // puntatore alla classe Motore (Motore* q):c(q){ è il costruttore della classe il quale usa il costruttore della classe Motore a mezzo del puntatore precedentemente dichiaratoviene inizializzato il puntatore c all indirizzo dell oggetto puntato da q appartenente alla classe Motore ::fcontenitore() è una funzione appartenente alla classe c -> fcontenuto(); permette di utilizzare la funzione membro fcontenuto() di Motore all'interno della classe Una volta effettuato ciò l'utente della classe Contenitore deve: 1. creare l'oggetto contenuto 2. definire e inizializzare un puntatore ad esso 3. costruire l'oggetto contenitore passandogli il puntatore al contenuto int main( ) { Motore c(lista valori iniziali); Motore* ptr=&c; A(ptr); A.fcontenitore(); /* tale chiamata opera su un oggetto contenitore e indirettamente sul contenuto */ } Regole per passare da UML a C++ (composizione) Regole per passare da UML a C++ (composizione) Composizione modello : string marca : string potenza : int fcontenitore ( ) è come se avessimo una classe all interno di un altra classe bisogna aggiungere una variabile membro alla classe di tipo Motore Contenimento stretto Motore num_valvole : int cilindrata : int implementare il costruttore del Motore in modo da richiamare il costruttore dell fcontenuto ( ) 23 24

7 Regole per passare da UML a C++ (associazione) Regole per passare da UML a C++ (associazione) Associazione tra classi Per realizzare l'associazione abbiamo bisogno di un metodo che colleghi entrambe le classi mediante l'uso dei puntatori, in quanto non ci basta utilizzare il costruttore di una classe poichè non funzionerebbe nel caso in cui l'associazione fosse bidirezionale. Associazione 1 a 1 bidirezionale Ogni classe ha un metodo collegati al partner Esso rappresenta una associazione bidirezionale uno a uno, il che significa che i ruoli dell'associazione sono differenti a seconda della classe che stiamo usando. All'utente toccherà quindi: 1.creare le due istanze degli oggetti 2.Collegare le due classi con il metodo apposito passandogli i puntatori Classe A ruolo A ruolo B Classe B Regole per passare da UML a C++ (associazione) Regole per passare da UML a C++ (associazione) class A { private: B* ruolo_b; public: // lista di inizializzazione per B void collega(b* ptr): ruolo_b(ptr){ } } Associazione 1 a molti Tale tipo di associazione non differisce da quello precedente, l'unica differenza è che dal lato ove compare 1 come molteplicità, bisogna gestire una lista di puntatori all'altro tipo di oggetto class B { private: A* ruolo_a; public: //lista di inizializzazione per A void collega(a* ptr): ruolo_a(ptr){ } } lista statica di puntatori se si conosce il numero massimo di oggetti, altrimenti una lista dinamica void main() { A a; // crea oggetto a B b; // crea oggetto b // collega i due oggetti a.collega(&b); b.collega(&a); } 27 28

8 Classi astratte Riepilogo della lezione Si definisce Classe astratta una classe che non può avere istanze (fatta da almeno una funzione virtuale pura). Nei diagrammi UML, una classe astratta viene rappresentata scrivendone il nome in corsivo. Standard UML 2 Relazioni tra classi UML per classi derivate e per relazioni tra classi E una estensione del concetto di generalizzazione; la superclasse è completamente generica, dal momento che non contiene l implementazione di nessun metodo: l implementazione è a carico delle classi derivate. Nota bene: le classi derivate devono implementare i metodi definiti nella classe astratta! Fine della lezione Domande? 31