PDF de programación - Curso de programación de C/C++ - Herencia y Polimorfismo

Herencia y Polimorfismo

Introducción

• Se pueden definir jerarquías de clases, con

clases generales que definen el
comportamiento común a unos objetos y
clases específicas que sólo añaden o
redefinen el comportamiento propio, único,
de ese objeto respecto a la clase general.

• Clases bases y clases derivadas.

Curso de programación de C/C++

57

Curso de programación de C/C++

58

Ejemplos (I)

• Clase Persona (fecha nac., DNI, dir., tel.)

– Jefe (despacho, incentivos, ...)
– Vendedor (área, clientes,...)
– Secretarios

• Clase Forma: área (?), perímetro (?), color

– Rectángulo: dos lados, área, perímetro.
– Cuadrado: un lado, área, perímetro.
– Elipse: dos radios, área
– Circulo: Un radio, área, circunferencia
• Clasificación Animales (“es un ..”)

Ejemplos (II)

• Clase Vehículos: Peso, Potencia, Cilindrada

– Coches: Nº puertas, extras

• Monovolúmenes
• Deportivos.
• Furgonetas

– Camiones: PMA, Tara, Nº ejes.

• Rígidos
• Con remolque
– Motocicletas.
• Con matrícula
• Sin matrícula

Curso de programación de C/C++

59

Curso de programación de C/C++

60

Control de Acceso

Herencia

• Hay tres posibilidades respecto a la Base:
– Private: Solo se usan en la clase en cuestión.
– Protected: Se usan en esa clase y sus hijas.
– Public: Se puede usar fuera de la clase.

• Se aplica el más restrictivo entre el definido

en la clase base y el de acceso a la misma.
• Ej: class derivada: public base { ... }

• Se hereda todo, atributos y métodos.
• Con las restricciones de acceso comentadas.
• Si un método cambia su comportamiento
puede redefinirse. Puede invocar al padre:
cuadrado::imprimir () {

forma::imprimir();
cout << “ con lado “ << lado;
• Si no se redefine usa el método del padre.

Curso de programación de C/C++

61

Curso de programación de C/C++

62

1

Sustitución de métodos

class D: public B { … };
• Clase D puede reutilizar, extender o crear su

propia definición de método M de B

• Para sustituir la implementación de M de B,

lo define de nuevo

• Si lo extiende,

– desde M de D puede invocar M de B

• Pero usando el operador de ámbito B::M

• Si desea reutilizarlo no debe hacer nada.

Herencia Múltiple

• Hereda de varias clases a la vez.

cuad: public rect, public poly
{... };

• Es complejo y ambiguo. Un método puede

estar definido en varias clases padre.

• Luego lo ampliaremos, aunque debe evitarse.

Curso de programación de C/C++

63

Curso de programación de C/C++

64

Constructores y Destructores

• Los objetos se construyen de más general a

menos y se destruyen de forma inversa.
• Sino podría faltar información necesaria.
• Si tienen parámetros se le pasan:

cuad::cuad(lado l) :

rect(l, l), poly(4)

{... };

Constructor de la clase derivada

class D: public B { … };

• En la lista de iniciación del constructor de la clase D

– Invoca constructor B antes que los de miembros de datos de D

(m1,...)

– Al fin y al cabo, un objeto D “esconde” a un objeto B. Primero

se construye B y luego D

D(args. constructor de D) : B(args. constructor de B), m1(...), ... {};

Curso de programación de C/C++

65

Curso de programación de C/C++

66

Un D es un B, pero un B no es un D
• Las aplicaciones trabajan con B, D1, D2, ...

– Comportamiento cambia si se usan punteros o no

• Trabajando directamente con objetos

– Asignar objeto B a D da error de compilación →

objeto B no es D

– Asignar objeto D a B → OK pero se produce slicing

• En la copia se pierde toda la info. del objeto asociada a

clase D

• En la mayoría de los casos, no es lo que pretendía el

programador

Un D es un B, pero un B no es un D
• Trabajando con punteros o referencias a objetos

// OK; trivial
// OK; trivial
// error de compilación: B no es D
// OK: objeto D es de la clase B

B *pB = &objB;
D *pD = &objD;
D *pD = &objB;
B *pB = &objD;

B *pB = &objD;
D *pD = pB;

• Otro ejemplo de uso de punteros a objetos

// error de compilación, pero correcto →
// uso de dynamic_cast

Curso de programación de C/C++

67

Curso de programación de C/C++

68

2

Invocación de métodos

• B tiene métodos M1 y M2
• D derivada de B redefine/sustituye M2
• Ejemplos de invocación a través de punteros:

D *pD = &objD; B *pB = &objB; B *pX = &objD;
pD->M1(...);
pD->M2(...);
pB->M1(...);
pB->M2(...);
pX->M1(...);
pX->M2(...);

// M1 de B
// M2 de D; CASO 1
// M1 de B
// M2 de B
// M1 de B
// M2 de B; CASO 2≠CASO1 ¿SORPRESA?

Invocación de métodos

B *pX = &objD;

• Comportamiento extraño: pX->M2(...) debería

ejecutar M2 de D
– Resultado de invocar método depende de puntero
• Si lista de punteros a B que contiene objetos

derivados de B: D1,D2...
– Comportamiento razonable: ejecuta M2 de derivado →

polimorfismo

Curso de programación de C/C++

69

Curso de programación de C/C++

70

Polimorfismo (I)

Polimorfismo (II)

• Hay que tener presente que un director es

un empleado, pero no a la inversa:
Empleado Pepe;
Director D;
Pepe = D; // Bien
D = Pepe; // Mal

• ¿Pero que pasa si tenemos un vector de

empleados y no queremos que pierdan su
comportamiento (vendedor, jefe, contable)?

• La idea del polimorfismo es tratar de la

misma manera objetos distintos.
if (Fin de Año)

for (int i=0; i < n; i++)

vect_empleados[i].incr_salario();

//Directores un 20%, otros un 10%

Curso de programación de C/C++

71

Curso de programación de C/C++

72

Métodos Virtuales

• Esto se consigue con los Métodos Virtuales.
• Se define un vector de personas, pero a la hora de
acceder a cada una de ellas se comportan según lo
que sea: Polimorfismo.

• Funciona sólo con Punteros y Referencias.
• Cada clase tiene estos métodos redefinidos y en
ejecución se mira el tipo del objeto y se invoca al
método correspondiente.

• Delante del método se pone virtual.
• Si una clase no lo redefine, se sube en la jerarquía

hasta encontrar la definición.

Métodos virtuales

• Clase polimórfica: al menos un método M virtual
• Invocación a M mediante puntero (B *b) se

resuelve en ejecución
– Ligadura dinámica (dynamic binding)
– Si redefinida en clase del objeto (D), usa esa versión
– Sino la de la clase base directa de D, si la hay, y así hasta B
– Con polimorfismo mismo comportamiento b→M y d→M (D *d)

• d→M se comporta igual sea M polimórfico o no

– Invocación con operador de ámbito no es polimórfica (b→B::M)

Curso de programación de C/C++

73

Curso de programación de C/C++

74

3

Destructores Virtuales

• Los destructores pueden ser virtuales

virtual ~forma();

• Ejemplo en que es necesario:

forma * lista[MAX];
lista[0] = new rectangulo();
lista[1] = new circulo();
....
for (i=0; i<MAX; i++)
delete lista[i];

Destructores virtuales

• Necesidad de incluir destructor virtual en clase base

virtual ~C() { }

polimórfica:
– Incluso aunque clase B no tenga nada que destruir
– Puede (o podrá) haber clases derivadas que tengan que hacerlo

• Si no destructor virtual, problema al destruir objeto

mediante B*
– Se invoca el destructor de B en vez del destructor de D

• Los constructores no pueden ser virtuales

– Si se necesita una funcionalidad de ese tipo hay que programarla

• “Constructores virtuales”

Curso de programación de C/C++

75

Curso de programación de C/C++

76

Polimorfismo vs plantillas

• Capacidad de tratar uniformemente objetos de

distintas clases
– Incluso nuevas clases futuras

• Plantillas proporcionan polimorfismo estático

– En compilación se decide destino de llamada a función

• Polimorfismo dinámico:

– Determinar en tiempo de ejecución destino de llamada

a función

Clases abstractas

• Si en cierto nivel de la jerarquía no tiene
sentido se usan funciones virtuales Puras:
virtual void forma::area() = 0;

• Estas clases son abstractas y no pueden
instanciarse. Las clases derivadas deberán
implementar obligatoriamente todas estas
funciones, sino son clases abstractas también

Curso de programación de C/C++

77

Curso de programación de C/C++

78

Clases abstractas

• A menudo, no tiene sentido crear objetos de una

cierta clase base: Clase Abstracta
– La clase no está concebida como un molde para crear

objetos, es un contenedor de funcionalidad común
• Clase abstracta: tiene funciones virtuales puras

virtual void imprimir() = 0;

• Derivada debe implementar todas las FVPs

– Sino será también abstracta

• Clase abstracta con sólo FVPs define una interfaz

– Clases derivadas sólo heredan interfaz

Clases Abstractas

• Ejemplo

forma F; //NO.
forma *F; //SI

• Las referencias también son válidas.

func(forma &F)

{F.area(); //SI}

Main() {

cuadrado cuad;
func(cuad);...

Curso de programación de C/C++

79

Curso de programación de C/C++

80

4

Tipos de herencia

• Reutilización de código

– También se puede lograr mediante composición

• En vez de D es un B, D contiene un miembro de datos B
• Aspecto con cierta polémica: Mejor como atributos

• Polimorfismo: Tratamiento uniforme de

diversos objetos
– Mismo código maneja distintos tipos de clases

• Incluso nuevas clases que no existían cuando se programó

Tipos de herencia

• Según el grado de funcionalidad que se hereda

– Herencia de la implementación

• Más orientada hacia la reutilización

– Herencia de la interfaz

• Más orientada hacia el polimorfismo

• Según la cardinalidad de la herencia

– Simple: Clase sólo puede derivar de una clase base
– Múltiple: Clase puede derivar de múltiples clases

base

Curso de programación de C/C++

81

Curso de programación de C/C++

82

Tipos de herencia

• Lenguaje C++:

– No distingue entre herencia de implementación y de

interfaz. Debe hacerlo el programador

– Proporciona herencia múltiple

• Java

– Distingue entre herencia de implementación y de

interfaz

– Provee herencia simple de implementación y

múltiple de interfaz

Control de acceso:

Recapitulación funciones miembro
• Clase B Abstracta con funciones miembro

M1(FNV), M2 (FV) y M3 (FVP)
– pB (tipo B*) apunta a objeto de clase D

• Acción asociada a pB→MX():

– M1 no sustituido por D:
– M1 sustituido por D:
– M2 no susti