diagrama b.o.o
Un concepto muy importante introducido por la programación estructurada es la abstracción. La abstracción se puede definir como la capacidad de examinar algo sin preocuparse de los detalles internos. En un programa estructurado es suficiente conocer que un procedimiento dado realiza una tarea específica. El cómo se realiza la tarea no es importante; mientras el procedimiento sea fiable se puede utilizar sin tener que conocer cómo funciona su interior. Esto se conoce como abstracción funcional.
Una debilidad de la programación estructurada aparece cuando programadores diferentes trabajan en una aplicación como un equipo. Dado que programadores diferentes manipulan funciones separadas que pueden referirse a tipos de datos mutuamente compartidos, los cambios de un programador se deben reflejar en el trabajo del resto del equipo. Otro problema de la programación estructurada es que raramente es posible anticipar el diseño de un sistema completo antes de que se implemente realmente.
En esencia, un defecto de la programación estructurada, como se acaba de ver, consiste en la separación conceptual de datos y código. Este defecto se agrava a medida que el tamaño del programa crece.
1.2 Abstracción de datos
La abstracción de datos permite no preocuparse de los detalles no esenciales. Existe en casi todos los lenguajes de programación. Las estructuras de datos y los tipos de datos son un ejemplo de abstracción. Los procedimientos y funciones son otro ejemplo. Sólo recientemente han emergido lenguajes que soportan sus propios tipos abstractos de datos (TAD), como Pascal, Ada, Modula-2 y C++.
1.3 ¿Qué es la programación orientada a objetos?
Se puede definir POO como una técnica o estilo de programación que utiliza objetos como bloque esencial de construcción.
Los objetos son en realidad como los tipos abstractos de datos. Un TAD es un tipo definido por el programador junto con un conjunto de operaciones que se pueden realizar sobre ellos. Se denominan abstractos para diferenciarlos de los tipos de datos fundamentales o básicos.
En C se puede definir un tipo abstracto de datos utilizando typedef y struct y la implementación de las operaciones con un conjunto de funciones.
C++ tiene muchas facilidades para definir y utilizar un tipo TAD.
Al igual que los tipos de datos definidos por el usuario, un objeto es una colección de datos, junto con las funciones asociadas, utilizadas para operar sobre esos datos. Sin embargo la potencia real de los objetos reside en las propiedades que soportan: herencia, encapsulación y polimorfismo, junto con los conceptos básicos de objetos, clases, métodos y mensajes.
1.4 Trabajando con objetos
En programación convencional los programas se dividen en dos componentes: procedimientos y datos. Este método permite empaquetar código de programa en procedimientos, pero ¿Qué sucede con los datos? Las estructuras de datos utilizadas en programación son globales o se pasan como parámetros. En esencia los datos se tratan separadamente de los procedimientos.
En POO un programa se divide en componentes que contienen procedimientos y datos. Cada componente se considera un objeto.
Un objeto es una unidad que contiene datos y las funciones que operan sobre esos datos. A los elementos de un objeto se les conoce como miembros; las funciones que operan sobre los datos se denominan métodos (en C++ también se llaman funciones miembro) y los datos se denominan miembros datos. En C++ un programa consta de objetos. Los objetos de un programa se comunican entre sí mediante el paso o envío de mensajes (acciones que debe ejecutar el objeto).
En POO los objetos pueden se cualquier entidad del mundo real:
- Objetos físicos
* automóviles en una simulación de tráfico
* aviones en un sistema de control de tráfico aéreo
* animales mamíferos, etc
- Elementos de interfaces gráficos de usuarios
* ventanas
* iconos
* menús
* ratones
- Estructuras de datos
* arrays
* pilas
* árboles binarios
- Tipos de datos definidos por el usuario
* números complejos
* hora del día
1.5 Definición de objetos
Un objeto es una unidad que contiene datos y las funciones que operan sobre esos datos. Los datos se denominan miembros dato y las funciones métodos o funciones miembro.
Los datos y las funciones se encapsulan en una única entidad. Los datos están ocultos y sólo mediante las funciones miembro es posible acceder a ellos.
1.6 Clases
Una clase es un tipo definido por el usuario que determina las estructuras de datos y las operaciones asociadas con ese tipo. Cada vez que se construye un objeto de una clase, se crea una instancia de esa clase. En general, los términos objetos e instancias de una clase se pueden utilizar indistintamente. Una clase es una colección de objetos similares y un objeto es una instancia de una definición de una clase.
La comunicación con el objeto se realiza a través del paso de mensajes. El envío a una instancia de una clase produce la ejecución de un método o función miembro. El paso de mensajes es el término utilizado para referirnos a la invocación o llamada de una función miembro de un objeto.
1.7 Mensajes: activación de objetos
Los objetos pueden ser activados mediante la recepción de mensajes. Un mensaje es simplemente una petición para que un objeto se comporte de una determinada manera, ejecutando una de sus funciones miembro. La técnica de enviar mensajes se conoce como paso de mensajes.
Estructuralmente un mensaje consta de tres partes:
- la identidad del objeto receptor
- la función miembro del receptor cuya ejecución se ha solicitado
- cualquier otra información adicional que el receptor pueda necesitar para ejecutar el método requerido.
En C++, la notación utilizada es nombre_del_objeto.función_miembro
Ejemplo: Se tiene un objeto o1 con los siguientes miembros dato: nombre_alumno y curso y con las funciones miembro: leer_nombre e imprimir. Si el objeto o1 recibe el mensaje imprimir, esto se expresa:
o1.imprimir()
La sentencia anterior se lee: "enviar mensaje imprimir al objeto o1". El objeto o1 reacciona al mensaje ejecutando la función miembro de igual nombre que el mensaje.
El mensaje puede llevar parámetros:
o1.leer_nombre("Pedro Pérez")
Sin los mensajes los objetos que se definan no podrán comunicarse con otros objetos. Desde un punto de vista convencional, el paso de mensajes no es más que el sinónimo de llamada a una función.
1.8 Programa orientado a objetos
Un programa orientado a objetos es una colección de clases. Necesitará una función principal que cree objetos y comience la ejecución mediante la invocación de sus funciones miembro.
Esta organización conduce a separar partes diferentes de una aplicación en distintos archivos. La idea consiste en poner la descripción de la clase para cada una de ellas en un archivo separado. La función principal también se pone en un archivo independiente. El compilador ensamblará el programa completo a partir de los archivos independientes en una única unidad.
En realidad, cuando se ejecuta un programa orientado a objetos, ocurren tres acciones:
1. Se crean los objetos cuando se necesitan
2. Los mensajes se envían desde uno objetos y se reciben en otros
3. Se borran los objetos cuando ya no son necesarios y se recupera la memoria ocupada por ellos
1.9 Herencia
La herencia es la propiedad que permite a los objetos construirse a partir de otros objetos.
Una clase se puede dividir en subclases. En C++ la clase original se denomina clase base; las clases que se definen a partir de la clase base, compartiendo sus características y añadiendo otras nuevas, se denominan clases derivadas.
Las clases derivadas pueden heredar código y datos de su clase base añadiendo su propio código y datos a la misma.
La herencia impone una relación jerárquica entre clases en la cual una clase hija hereda de su clase padre. Si una clase sólo puede recibir características de otra clase base, la herencia se denomina herencia simple.
Si una clase recibe propiedades de más de una clase base, la herencia se denomina herencia múltiple.
1.10 Polimorfismo
En un sentido literal, significa la cualidad de tener más de una forma. En el contexto de POO, el polimorfismo se refiere al hecho de que una misma operación puede tener diferente comportamiento en diferentes objetos. Por ejemplo, consideremos la operación sumar. El operador + realiza la suma de dos números de diferente tipo. Además se puede definir la operación de sumar dos cadenas mediante el operador suma.
La programación orientada a objetos, intenta simular el mundo real a traves del significado de objetos que contiene caracteristicas y funciones. Los lenguajes orientados a objetos se clasifican como lenguajes de quinta generacion. Como su mismo nombre indica, la programación orientada a objetos se basa en la idea de un objeto, que es una combinacion de variables locales y procedimientos llamados metodos que juntos conforman una entidad de programación. |
El termino encapsulacion se usa para describir la combinacion de estructuras de datos y de metodos que son manipulados por el objeto. La llamada a un objeto es lo que se denomina pasar un "aviso" a un objeto.
En la programación orientada a objetos, encapsular significa, reunir y controlar el grupo resultante como un todo y no individualmente.
En la programación orientada a objetos la abstraccion es un termino externo al objeto, que controla la forma en que es visto por los demas.
En la programación orientada a objetos la modularidad se considera de la siguiente manera: Un programa grande siempre sera más complicado que la suma de varios programas pequeños, con lo que se considera ventajoso dividir un gran sistema en diversos modulos.
En la programación orientada a objetos tenemos la jerarquia, la cual consiste en la clasificacion y organizacion de las abstracciones segun su naturaleza. El más claro ejemplo de jerarquia es la herencia.
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