1. Benefícios/Dificuldadesda programação orientada por objectos

2. Regras básicas de construção de softwareorientado por objectos

3. Introdução à Modelação(UML - Unified Modeling Language)

Uma linguagem de programação procurar seguir dois objectivos que se relacionam: 1. Deve fornecer ao programador meios de especificar as acções que devem ser executadas e 2. Deve ser um conjunto de conceitos que o programador possa utilizar quando pensa numa forma/método para resolver um problema

O primeiro aspecto idealmente requer que a linguagem “estejapróxima da máquina”.

A linguagem C foi inicialmente concebida com esta directiva

O segundo aspecto idealmente requer que a linguagem “esteja maispróxima do problema a resolver”. As facilidades adicionadas ao C

para criar o C++ tinham este objectivo

Idealmente, o projecto de um programa divide-se em três etapas:1) compreensão clara do problema2) identificação dos conceitos chave envolvidos na solução3) expressar a solução por intermédio de um programa

Eu posso apresentar um conjunto de regras que vocês devem seguirenquanto aprendem C++. Não as sigam literalmente.

Para escrever um bom programa é necessário inteligência, gosto/prazer e paciência.

1. Quando vocês programam, criam uma representação concretadas vossas ideias para a solução do problema. Vamos fazer com que a estrutura do programa reflicta essas ideias tão directamente quanto possível.

1.1. Podem considerar “isto” como uma ideia, criem uma classe.1.2. Podem considerar “isto” como uma entidade, criem um objectode uma classe.1.3. Se duas classes têm algo significativo em comum, façam essasemelhança pertencer a uma classe base.1.4. Se uma classe for um recipiente de objectos, façam-naum template

2. Quando definem uma classe que não implementa uma entidadematemática como uma matriz, um número complexo ou um tipode baixo nível, como por exemplo uma lista ligada:2.1. Não usem dados globais.2.2. Não usem funções globais (funções que não são métodosde classes).2.3. Não usem atributos públicos.2.4. Não usem friends excepto para eliminar [2.1], [2.2] ou [2.3].2.5. Não acedam directamente aos dados ou a qualquer outroobjecto.2.6. Não usem campos que identifiquem a classe: usem funçõesvirtuais.2.7. Não usem funções inline a não ser que constituam umaoptimização significativa.

A Linguagem de Modelação Unificada é uma linguagem e umanotação para especificação, construção, visualização e

documentação de modelos de sistemas de software

Introdução à Modelação(UML - Unified Modeling Language)

A UML na sua versão actual 1.4 pode ser vista como um standardda indústria. Foi desenvolvida segundo a direcção de Grady Booch,

Ivor Jacobson e James Rumbaugh da Rational Software

A UML é uma linguagem e uma notação para modelação mas não éum método, intencionalmente. UML serve de base a vários métodose fornece um conjunto bem definido de modelos de construção com

uma notação e uma semântica uniformes

História da linguagem UML

1. História da Programação Orientada por Objectos - 35 anos.

2. O primeiro livro sobre análise e desenvolvimento desta áreaapareceu em 1990 (Booch, Goad, Yourdon, Rumbaugh, etc.)

3. A partir de 1990 os métodos de Grady Booch e JamesRumbaugh são os mais conhecidos.

4. Em 1995 Booch e Rumbaugh criaram um método que sechama Unified Method (UM).

5. Em 1997 Booch, Rumbaugh e Jacobson criaram umalinguagem que se chama Unified Modeling Language (UML).

A UML inclui uma enorme quantidade de elementos edetalhes de modelos

Por exemplo, seguindo a notação UML, as classes e os objectossão representados por rectângulos. Para os diferenciar, os nomes

dos objectos foram sublinhados

class objectSe pretendermos representar a relação entre classe e objecto (relaçãode instanciação), desenhamos uma seta a tracejado a ligar o objecto

à classe, no sentido do objecto para a classe

class objectinstance of

A relação de herança é representada por uma seta a apontarsempre da classe derivada para a classe base. Este princípio é

normalmente chamado generalização ou especialização

Por exemplo, a classe forma é uma generalização da circunferênciae a circunferência é uma especialização da forma -

dependendo do ponto de vista

Isto é o caso da semântica “é um(a)” (is-a): uma circunferência “é uma” forma (a circle "is a" shape).

Os objectos das classes derivadas podem sempre ser utilizadosem vez dos objectos da sua classe(s) base (princípio da substituição)

Esta ilustração mostra a herança simples numa hierarquia deformas. Além desta iremos considerar a herança múltipla, onde

uma classe pode ter mais do que uma classe base

Existem várias alternativas para a herança, como por exemplo,delegação, agregação, programação genérica (tais como as classes

parameterizadas e templates C++), etc.

A herança não possui uso ilimitado e nalguns casos a sua utilizaçãonem é razoável

O diagrama de classes apresenta um exemplo de generalização eespecialização de formas.

Voltando ao exemplo das formas: Assume-se que todas as figuras podem ser mostradas no ecrã e podem ser apagadas e deslocadas.Como estas propriedades são aplicáveis a todas as figuras, entãodevem ser situadas na classe forma, juntamente com os atributos

que guardam a posição no ecrã e o estado de visualização

As propriedades adicionadas não podem ser generalizadas; assim,o modelo é o seguinte

shapex : inty : intvisible : Boolean

draw()rotate()setPosition(newX, newY)

Circleradius (radius>0)

setRadius(newR)

Rectanglea (a>0)b (b>0)

setA(newA)setB(newB)

Triangle

Nas classes derivadas circunferência, rectângulo e triângulo, oslados (a, b, c) ou o raio são definidos, juntamente com as restrições

a estes dados e funções para modificar os dados

Note que uma circunferência é desenhada de forma diferente deum triângulo. Isto justifica o facto de que as funções draw() erotate() da classe forma devem ser abstractas. Só dentro das

classes Circle, Rectangle, etc, é que se tornam funçõesconcretas

Rectanglea (a>0)b (b>0)

setA(newA)setB(newB)

Square

(a=b)

Neste diagrama a classe Squareé modelada como uma classe derivada

da classe Rectangle pois é um casoparticular de um rectângulo.

A classe Square é umaespecialização da classe Rectangle :

os lados a e b têm de ser iguais,o que é formulado como uma restrição.

Assim, a especificação de apenas umlado é suficiente

Um objecto deve estar apto a agir. De forma a expressarmecanismos de comunicação a UML possui ferramentas especiais

chamadas CRC (Class-Responsibility-Collaboration). Os CRCs são usados para especificar quais as classes que uma dada

classe deve cooperar

Uma pré-condição para cooperação é que as instâncias de uma classese conheçam. É o caso da relação de herança. Se não existir herança

a cooperação baseia-se na associação e na agregaçãoUma associação é uma relação entre objectos diferentes de uma oumais classes. Um exemplo simples é a relação entre uma janela e

um conjunto de formasNum caso simples, uma associação é representada por uma linha

simples entre duas classes. No entanto, normalmente as associaçõessão representadas o mais detalhadamente possível

Window Shapedisplays

As associações são também chamadas relações de utilização

Geralmente podemos diferenciar entre associação uni-direccional,bi-direccional e não-direccional. A UML, infelizmente, não

distingue as associações bi-direccionais das não-direccionais

A agregação é outro tipo de relação entre classes. Um carro,por exemplo, é uma agregação de pneus, motor, rodas motoras,

travões, etc. Estas partes, por sua vez, podem ser tambémagregações: um travão consiste num disco, pastilhas, cilindro

hidráulico, etc.

Agregações são relações de “inclusão” (has): Um carro “inclui” um motor (A car "has" an engine).

Enterpriseconsist of

Department Employeeconsist of

1 1.. 1 1..

A comunicação entre objectos é conseguida trocando mensagens.Os objectos enviam mensagens uns aos outros.

Uma mensagem é representada por um nome de uma função comargumentos entre parêntesis (quando é necessário) e uma seta

indicando o sentido da mensagem.

Enquanto o diagrama de uma classe representa as relações entreas classes, os diagramas de colaboração e sequência são usados

para mostrar uma operação ou situação específica.

Considerem a classe CircSquare cujos objectos formam um agregado(aqui, uma sobreposição gráfica) de um quadrado e uma

circunferência. CircSquare agrega uma circunferência e umrectângulo com lados iguais.

Vejamos outro exemplo de agregação:

Isto é uma composição porque os dois objectos, Circle eRectangle, que formam um CircSquare estão existencialmente

relacionados.

shapex : inty : intvisible : Boolean

draw()rotate()setPosition(newX, newY)

Circleradius (radius>0)

setRadius(newR)

Rectanglea (a>0)b (b>0)

setA(newA)setB(newB)

CircSquare

(2*c.radius =r.a = r.b)

setA(newA)draw()rotate()

resize(factor)

1 c 1 r hashas

Como um CircSquare tem de conhecer os seus objectos parciaismas os objectos não necessitam de saber quais os agregados de

que fazem parte, são representadas relações direccionais

class CircSquare : public shape{ Circle c;

Rectangle r;public:

void draw(){ c.draw(); r.draw(); } void rotate(){ c.rotate(); r.rotate(); } void setA(int newA){ c.setRadius(newA/2);

r.setA(newA);r.setB(newA); }

void resize(float factor){ setA(r.getA()*factor); }

};

O diagrama de colaboração ou sequência reflecte um cenário emostra as mensagens individuais entre os objectos que são

necessários numa dada operação.

Os seguintes dois diagramas mostram um cenário deste tipo.Um objecto da classe CircSquare recebe uma mensagem de

redimensionamento, que significa que o agregado de figuras vaiser redimensionado por um factor que é especificado

(por exemplo, 1.5).

resize(factor)

:CircSquare r:Rectangle c:Circle

getA()

a

setA(a*factor)setRadius(newRadius)

setA(newA)

setB(newA)

O diagrama de sequência

A operação de redimensionamento implica a seguinte troca demensagens:

1. O objecto CircSquare envia ao rectângulo a mensagem getA(). O rectângulo responde com o valor do comprimento actual do seu lado e CircSquare guarda-o temporariamente na variável a.

2. Posteriormente, CircSquare envia uma mensagem setA(a*factor) para ele próprio.1.2.1. Dentro da função setA(new A), o objecto CircSquare envia primeiro uma mensagem setRadius(new A/2) à circunferência.1.2.2. De seguida, é enviada a mensagem setA(new A) ao rectângulo1.2.3. Seguida da mensagem setB(new A).

Assim, se o comprimento inicial do lado é 12 e o factor deredimensionamento for 1.5, o raio será 9 e o novo comprimentodo lado é 18.

1. resize(factor)

1.1: a=getA()

1.2.2: setA(newA)

1.2.3: setB(newA)

1.2: setA(a*factor)

1.2.1: setRadius(newA/2)

CircSquare

c:Circle

r:Rectangle

O diagrama de colaboração