IB111
Programování a algoritmizace
Objektově orientované
programování (OOP)
OP a OOP
 Objekt – Kombinuje data a funkce a poskytuje
určité rozhraní.
 OP = objektové programování
 Vše musí být objekty
 Např. Smalltalk, Ruby
 Relativně málo rozšířené v dnešní praxi
 OOP = objektově orientované programování
 Objekty jsou podporovány, ovšem ne všechno musí
být nutně jen objekty.
 Např. C++, Java, …
 Dnes velice rozšířený přístup
Terminologie
 Třída
 Typ objektu
 Objekt
 Instance třídy
 Struktura – atributy (data) a metody (funkce)
 Základní vlastnosti objektů v OOP
 Abstrakce
 Zapouzdření
 Polymorfismus
Základní paradigmata OOP
 Datová abstrakce
 Zavedeme vlastní datový typ
 Struktura dat
 Operace nad těmito daty
 Oddělujeme rozhraní od implementace
 Zapouzdření prvků třídy
 Dědičnost
 Možnost rozšířit existující objekty
 Polymorfismus
 Stejné rozhraní k různým objektům (díky zděděným
společným vlastnostem).
Zapouzdření
 Strukturální programování od sebe odděluje data a
algoritmy (programový kód).
 OOP data zapouzdřuje v objektech a práce s nimi je
umožněna přes definované rozhraní (pomocí metod
objektu).
 Díky zapouzdření není třeba znát detaily
implementace, ale stačí znát a používat rozhraní
objektu.
 Díky zapouzdření je také možné změnit implementaci
pokud použijeme stejné rozhraní.
 Díky „utajení“ je také možné vyhnout se chybám při
náhodné nebo nesprávné přímé modifikaci dat.
 Umožňuje rozdělit úkoly v týmu programátorů.
Zapouzdření – příklad v C
 struct student {
int narozeni_rok, narozeni_mesic,
narozeni_den;
float studijni_prumer;
char jmeno[30];
int vypocitej_vek();
};
Zapouzdření – příklad v Pythonu
 class student:
narozeni_rok, narozeni_mesic,
narozeni_den = 0,0,0
studijni_prumer, jmeno = 0.0, "“
def vypocitej_vek(self):
…
Zapouzdření
 Data a metody ve třídě mohou být
několika typů podle jejich „viditelnosti“
 public – k datům a proměnným je volný
přístup
 Správný OOP program by měl ponechat public
pouze metody, ne data.
 private – metody a data nejsou přístupná z
jiných částí kódu něž z metod této třídy
 protected – metody a data nejsou volně
přístupné, ale jsou přístupné potomkům této
třídy.
Zapouzdření - příklad
 ePeněženka – rozhraní třídy
 class penezenka {
private:
int koruny, halire;
public:
penezenka () { koruny = halire = 0; };
void nabij (int k);
BOOL zaplat (int k, int h);
void vypis_aktualni_stav();
};
Zapouzdření - příklad
 Implementace
 void penezenka::nabij (int k)
{
koruny+=k;
}
 BOOL penezenka::zaplat (int k, int h)
{
long zbytek = koruny*100+halire – (k*100+h);
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek /100; halire = zbytek%100;
return TRUE;
}
Zapouzdření - příklad
 Použití:
 penezenka moje, cizi;
moje.nabij(100);
moje.zaplat(2,50);
moje.vypis_aktualni_stav();
cizi.nabij(5);
cizi.vypis_aktualni_stav();
void penezenka::nabij (int k)
{
koruny+=k;
}
moje: 100
cizi: 5
Zapouzdření - Python
class MyClass:
i = 12345
def f(self):
return 'hello world'
 Python nezná „private“ členy třídy
 Domluva: co začíná znakem „_“ je
neveřejné
 Specialitka: co začíná „__“ tak se upraví
Python - příklad
Dědičnost
 Dědičnost umožňuje rozšiřování
funkčnosti třídy.
 Potomek je nová třída založená na třídě
původní (rodičovské). Potomek přebírá
vlastnosti rodiče a může být dál
rozšiřován (nová data a metody).
Dědičnost - příklad
 Základní objekt (rodič) bude člověk.
 Potomky budou student, zaměstnanec a učitel.
 Každý člověk má základní atributy jako jméno,
příjmení, datum narození a adresu.
 Studenti mají navíc studijní průměr, a jsou
zapsáni v určitém ročníku.
 Zaměstnanci mají plat a ten je jim posílán na
nějaký bankovní účet.
 Učitelé jsou zaměstnanci, ale mají konzultační
hodiny a učí nějaké předměty
Dědičnost - příklad
Člověk
Student Zaměstnanec
Učitel
Příklad v Pythonu
Dědičnost – příklad v C++
class clovek {
public:
char jmeno[20],prijmeni[30];
int narozeni_rok, narozeni_masic, narozeni_den;
char adresa [100];
int vypocitej_vek(); };
class student : public clovek {
public:
int rocnik;
float prumer; };
class zamestnanec : public clovek {
public:
int plat;
char IBAN [20]; };
class ucitel : public zamestnanec {
public:
char konzultacky[50];
list_of_subjects *uci; };
Dědičnost – příklad v C++
clovek jan;
zamestnanec jirka;
ucitel petr;
int v1= jan.vypocitej_vek();
int v2= jirka.vypocitej_vek();
jan = petr; // i učitel je člověk
jirka = jan; // NELZE – ne každý člověk
je zaměstnanec
Polymorfismus
 Polymorfismus = jednotné zacházení s
různými (polymorfními) objekty mající některé
společné zděděné vlastnosti.
 Polymorfismus v praxi znamená, že je možné
mít různé třídy s metodami se stejnými
parametry. Mohu tak odlišit chování potomků.
 Pozdní vazba – late binding
 Polymorfismus umožňuje mít stejně
pojmenované třídy s různými parametry.
 Parametry se mohou lišit v počtu a/nebo typu.
 Mluvíme o tzv. přetížení metod (funkcí).
Příklad v Pythonu
Polymorfismus - příklad
 void penezenka::zaplat (int k, int h)
{
long zbytek = koruny*100+halire – (k*100+h);
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek /100; halire = zbytek%100;
return TRUE;
}
 void penezenka::zaplat (int k)
{
long zbytek = koruny – k;
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek;
return TRUE;
}
 void penezenka::zaplat (void)
{
long zbytek = koruny – 10;
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek;
return TRUE;
}
Polymorfismus - příklad
 penezenka moje;
moje.nabij(100);
moje.zaplat(10,0);
moje.zaplat(10);
moje.zaplat();
moje.vypis_aktualni_stav();
Oprátory new, delete v C++
 Vytvoření objektu a jeho rušení pomocí
dynamické alokace paměti.
 penezenka *moje = new penezenka;
moje -> nabij(100);
moje -> zaplat(5,50);
delete moje;
Konstruktory, destruktory
 Metody, které jsou (automaticky) volány
při vytváření/rušení instance objektu.
 Vhodné pro
 Inicializaci proměnných
 Alokaci/dealokaci paměti
Kontruktory - příklad
 class student {
private:
float prumer;
char *jmeno;
public:
student () {prumer=0.0; jmeno=NULL; }
student(float p,char *j) { prumer=p;
jmeno = (char*)malloc(strlen(j)+1);
if(jmeno)strcpy(jmeno,j); }
~student() { if(jmeno) free(jmeno); }
…
};
Příklad v Pythonu
Přetěžování operátorů
 Mohu přetížit (změnit) běžné operátory
 Např. +, -, +=
 Přetížit lze téměř všechny operátory
 Nelze přetížit ., ?:, sizeof, ::, .*
 Přetížení operátorů velice usnadňuje
používání tříd/objektů programátory
Přetěžování operátorů - příklad
class komplex {
public:
float Re, Im;
komplex (float r, float i) { Re=r; Im=i; };
komplex komplex::operator+=(komplex &b)
{
Re+=b.Re; Im+=b.Im;
return *this;
};
komplex komplex::operator+(komplex &b)
{
return komplex (Re + b.Re, Im + b.Im);
};
};
komplex a(1,0), b(2,0);
komplex c = a + b;
c+= komplex(1,5);
Přetěžování operátorů v Pythonu
Přetěžování operátorů v Pythonu
Příští přednáška
 Následuje cvičení v A104 v 12:00
 Další přednáška 6.12.2010 v B410
od 8:00