ELTE IK Informatika Doktori Iskola Programozsi nyelvek sszehasonlt

ELTE IK Informatika Doktori Iskola Programozási nyelvek összehasonlító elemzése Nyékyné Gaizler Judit INFPHD 035 -K-6 2009 -2010 -1

Objektumorientált programozás Nyékyné Gaizler Judit (szerk. ) et al. : Programozási nyelvek alapján szemináriumi előadás (vázlat) 2009. október 22. Készítette: Székely László 2

Felhasznált források: • Nyékyné Gaizler Judit (szerk. ) et al. : Programozási nyelvek Egyetemi tankönyv, Budapest, 2003. , Kiskapu • Angster Erzsébet: Az objektumorientált tervezés és programozás alapjai UML; Turbo Pascal; C++ 4 Kör Bt. , 1999. • Kotsis Domokos, Légrádi Gábor, Nagy Gergely, Szénási Ferenc: Többnyelvű programozástechnika Object Pascal, C++, C#, Java Panem, Budapest, 2007. • http: //nyelvek. inf. elte. hu/ 3

4

• Objektumorientált programozás a Programozási nyelvek könyv 12. fejezete • kiegészítések a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok 5

12. Objektumorientált programozás Valós világ modellezése 12. 1. Az osztály és az objektum 12. 1. 1. Osztályok és objektumok az egyes nyelvekben 12. 2. Jelölési módok, diagramok 12. 2. 1. Osztálydiagram 12. 2. 2. Objektumdiagram 12. 2. 3 A példányosítás ábrázolása 12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése 6

12. 4. Egységbezárás (encapsulation) 12. 5. Adatrejtés, interfészek 12. 5. 1. Friend metódusok, osztályok 12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok 12. 7. Öröklődés 12. 7. 1. Adatrejtés és öröklődés 12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés 12. 7. 3. Absztrakt osztályok 12. 7. 4. Közös ős 12. 7. 5. Többszörös öröklődés 12. 7. 6. Interfészek 12. 7. 7. Beágyazott osztályok, tagosztályok 7

Valós világ modellezése – OOP egy modellezési módszer, szemléletmód • módszertanok – Objektumorientáltnak nevezünk egy programot, mely egymással kapcsolatot tartó objektumok összessége. 8

12. 1. Az osztály és az objektum • Modellezés – Absztrakció (elvonatkoztatás) – Megkülönböztetés – Osztályozás – Általánosítás – Specializáció (leszűkítés) – Részekre bontás – Kapcsolatok felépítése 9

12. 1. Az osztály és az objektum • Objektum – a modellezendő világ önálló egysége – Statikus jellemzők • Belső állapot • Neki küldhető üzenetek (információkat tárol és műveleteket hajt végre) (adatok + metódusok) • Azonosítás 10

12. 1. Az osztály és az objektum • Objektum – a modellezendő világ önálló egysége – Dinamikus jellemzők • Műveletek ütemezése • Állapotváltozások • Környezeti hatások • Kapcsolatok, kommunikáció, üzenetküldés 11

12. 1. Az osztály és az objektum • Osztály – Ugyanolyan jellemzőket tartalmazó – Ugyanolyan viselkedésű objektumok csoportja – Objektum az osztály példánya (instance) – Absztrakt adattípus (reprezentációtól független) • Objektumok értékhalmaza • Elérhető műveletek 12

12. 1. 1. Osztályok és objektumok az egyes nyelvekben Nyelv Osztály SIMULA 67 Smalltalk Objektum Class Név(…) ’new’ az osztály metódusa ’init’ az objektumé C++ Object subclass: #Név new Név(…) Minden objektum, az osztályok is: osztály adatok, osztály metódusok (vezérlő szerkezetek is) Osztály név; Osztály* név; class Név { } Adatmezők Metódusok property type Név=class Példányok létrehozása dinamikusan történik Felszabadítás: free var név: Osztály; Eiffel „Osztályorientált”, osztálytól független objektumok nincsenek, az osztály nem objektum. Az osztály fordítási egység is. Csak az osztály a modularizáló eszköz class NÉV Memória felszabadítás automatikus név: OSZTÁLY; !!név; Java Legkisebb önálló egység az osztály class Név{ } Objektumok kezelése dinamikus Osztály név=new Osztály(); Adatmezők Metódusok property class Név{ } Adattagok elérése set és get accessorok segítségével Osztály név=new Osztály(); Hagyományos összetett adattípus is használható (Ada 83) Osztály – a rekordfogalom bővítése Csak attribútumokat tartalmaznak package Csomag is type Osztály is tagged private; … type Osztály is tagged record Object Pascal C# Ada 95 13

12. 1. 1. Osztályok és objektumok az egyes nyelvekben C++ class Teglalap{ int x, y; public: void ertekadas(int, int); int terulet() {return (x*y); } }; 14

12. 1. 1. Osztályok és objektumok az egyes nyelvekben void Teglalap: : ertekadas(int x 1, int y 1){ x = x 1; y = y 1; } Teglalap haz; //statikus helyfoglalású példány haz. ertekadas(5, 3); int thaz = haz. terulet(); // thaz = 15 Teglalap* kert = new Teglalap; //dinamikus helyfoglalású példány kert->ertekadas(20, 17); int tkert = kert->terulet(); //tkert = 340 15

12. 1. 1. Osztályok és objektumok az egyes nyelvekben VB. NET Class Elem Private e. Point(2) as Integer Default Property Point(By. Val poz As Integer) As Integer Get Return e. Point(poz) End Get Set (By. Value As Integer) e. Point(poz) = Value End Set End Property. . . End Class 16

12. 2. Jelölési módok, diagramok 12. 2. 1. Osztálydiagram Osztály adat : típus = érék … metódus(par améterlist a) metódus : típus 17

12. 2. Jelölési módok, diagramok 12. 2. 2. Objektumdiagram obj : Osztály adat 1 = érték 1 adat 2 = érték 2 … adatn = értékn 18

12. 2. Jelölési módok, diagramok 12. 2. 3 A példányosítás ábrázolása Osztály objektum Osztály multiplicitás objektum 19

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése • Objektumok életciklusa: „megszületik”, „él”, „meghal” • Konstruktor: mint absztrakt adatszerkezetre beállítja a típus invariánst • Publikus osztály konstruktora is publikus legyen (kivéve pl. : singleton design pattern) 20

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése Nyelv Konstruktor Destruktor C++ Konstruktor neve megegyezik az osztály nevével Konstruktor túlterhelhető Object Pascal Több konstruktor is lehet, nevük tetszőleges (TObject konstruktora Create), akármennyi paraméterük lehet. Objektum használata előtt külön meg kell hívni Java Konstruktor neve megegyezik az osztály nevével Konstruktor túlterhelhető Lehetnek paraméterei, de nem lehet visszatérési értéke Destruktor nincs, memória felszabadítás automatikus (garbage collection), előtte hívódik a finalize() metódus, osztály esetén a class. Finalize() Eiffel A creation záradékkal adható meg a metódusok közül a konstruktor Nincs explicit destruktor, automatikus szemétgyűjtés Tagged (jelölt) típus (Controlled, Limited_Controlled) felülírt Initialize metódusa lehet a konstruktor Tagged (jelölt) típus (Controlled, Limited_Controlled) felülírt Finalize metódusa lehet a destruktor Ada 95 Destruktor neve: ~Osztálynév Statikus és dinamikus objektum megszűnésekor automatikusan meghívódik, ezért nem lehet paramétere sem constructor Név(…); Destroy virtuális metódus az alapértelmezett destruktor Javasolt a Free hívása, ami csak nem nil objektumra hívja a Destroy-t. A hivatkozást nekünk kell nil-re állítani 21

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése Object Pascal type TŐs = class a, b: Integer; constructor Letrehoz(x, y: Integer); . . . end; type TÚj = class(TŐs) c: Integer; constructor Letrehoz(x, y, z: Integer); . . end; 22

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése Object Pascal constructor TÚj. Letrehoz(x, y, z: Integer); begin inherited Letrehoz(x, y); // a TŐs Letrehoz konstruktorát hívjuk c: =z; end; 23

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése Java alapértelmezett konstruktor class Én. Osztályom extends Másik. Osztály { Én. Osztályom() { super(); … } } 24

12. 3. Objektumok létrehozása és megszűntetése A példányosítás és a Self (this) fogalma • Az objektum leírójában már nem szerepelnek a metódusok, csak az osztálynál. • Több objektum esetén a metódusok egy az aktuális objektumra mutató hivatkozással oldják meg a hívó objektum azonosítását. Ez a híváskor általában rejtett Self (vagy this, vagy Current) paraméter. • Objektum saját magának küldött üzenete esetén Self. Üzenet(Paraméter) a forma, legtöbb esetben nem kell kiírni sem, mert ez az alapértelmezett. 25

12. 4. Egységbezárás (encapsulation) • Adatstruktúrák + őket kezelő metódusok egysége és elrejtése • (Adatok is rejtve vannak, metódusok belső megvalósítása is) • Az absztrakt adattípusok elve – Specifikáció • Típusérték-halmaz + műveletek – Második szint • Reprezentáció • Implementáció – Osztály = típus (absztrakt adattípus) 26

12. 4. Egységbezárás (encapsulation) • Néhány nyelvben a rekord típus továbbfejlesztése az osztály (C++, Object Pascal) • Ada 95 -ben az Ada 83 rekord fogalma bővült: osztály = tagged rekord és műveletek egy modulja (package) • A teljesen objektum orientált nyelveknél (pl. : Smalltalk, Java, Eiffel) nincs is direktszorzat, és unió típuskonstrukció, elegendő az osztály és az öröklődés. 27

12. 5. Adatrejtés, interfészek • Kapcsolat a külvilággal – interfész – Az objektum csak olyan üzenetekre reagál, amire megtanították – Az objektumot csak az interfészen keresztül lehet elérni – Az objektum interfésze a lehető legkisebb legyen – (Adatok csak a metódusokon keresztül legyenek elérhetők) 28

12. 5. Adatrejtés, interfészek • Interfész definiálása a programozó feladata: – Publikus adatok (esetleg csak lekérdezési lehetőséget jelent) – Publikus metódusok • Privát elérhetőségű adatokat, metódusokat csak az objektum használja • A láthatósági szabályok ellenőrzése fordítási időben történik 29

12. 5. Adatrejtés, interfészek Nyelv Smalltalk Objektum szintű láthatóság az adatokra C++ Láthatóság osztályszintű Object Pascal private – csak forrásfájlon belül ha minden osztály külön fájlban van, akkor működik Minden művelet mindig látható public: private: Adatok elérése property-n keresztül public published private Java Osztályszintű láthatóság protected, csomagszintű public private Eiffel Szelektív láthatóság objektum szintű láthatóság Egy osztály minden jellemzőjére megadható, hogy mely osztályok érhessék el ANY NONE 30

12. 5. 1. Friend metódusok, osztályok • Objektum adataihoz való hozzáférés csak az interfészén keresztül lehetséges • C++ -ban ismertségi kapcsolat megvalósíthatósága miatt másik osztály metódusai hozzáférhetnek az adatokhoz: friend (barát) metódusok. • Külső függvények, nem tudják a Self paramétert használni, ezért az aktuális objektum referenciáját külön paraméterként kell megadni • Egy osztálynak egy másik osztály is lehet „barát”-ja, ekkor annak metódusai elérik az osztály privát adatait is • C++ példa operátorok felüldefiniálása 31

12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok • • Objektumokkal dolgozunk Objektumok adatai: példányadatok Az objektum adatain dolgozó metódusok: példánymetódusok Smalltalk: minden objektum az osztály is objektum valamilyen osztálynak a példánya metaosztály • A metaosztály egyetlen lehetséges példánya az adott osztály • Minek az objektumai a metaosztályok (mint objektumok)? A Meta. Class nevű osztály objektumai metaosztály Meta. Class metaosztály Osztály objektum 32

12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok • Az osztályok, mint objektumok is rendelkeznek adatokkal és metódusokkal • Az osztályok állapotát leíró adatok az osztályadatok • (C++, Java, C# esetén ezek a statikus adatok, és az objektumokon keresztül is elérhetők) • Az osztályadatokat manipuláló metódusok az osztálymetódusok • Az osztálymetódusok nem használhatják az objektumok adatait (nincs rejtett Self paraméterük) • (Ha nem léteznek objektumok, akkor is használhatók) Osztály. metódus(paraméterek), Osztály: : metódus(paraméterek) 33

12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok Nyelv Objektum Osztály Smalltalk instance. Varieble. Names methods class. Variable. Names class methods C++, Java, C# static Object Pascal class … Osztálydiagramokon osztályadat, osztálymetódus jelölése: C, vagy aláhúzás 34

12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok Java public class Oszt { public Oszt(){ pldszam++; } static int pldszam=0; public static int get_pldszam(){ return pldszam; } } 35

12. 6. Osztályadat, osztálymetódusok Java public static void main(String[] args) { Oszt o 1=new Oszt(); System. out. println(o 1. get_pldszam() + " az objszám " ); megegy(); System. out. println(osztv. get_pldszam() + " az objszám most " ); } protected static osztv megegy(){ Oszt o 2= new Oszt(); return o 2; } 36

12. 7. Öröklődés • Modellezés: Osztályok alosztályok al-alosztályok … (specializálás), öröklési hierarchia • Öröklés: alosztályképzési művelet • Az alosztály örökli az ősosztály tulajdonságait • Egy változó tekinthető több osztály objektumának: polimorfizmus • Az osztály modulok egyszerre nyíltak és zártak 37

12. 7. Öröklődés Specializáció megvalósítása: – Új attribútum hozzáadása • (típusértékhalmaz szűkítésével jár) – Művelet (metódus) hozzáadása – Műveletek átdefiniálása (implementáció, esetleg specifikáció különbözősége) 38

12. 7. Öröklődés • Specifikációöröklődés (átdefiniált implementáció, polimorfizmus, dinamikus kötés) • Implementációs öröklődés (kód újra felhasználás): leszármazottban rejtetten használjuk az ősosztályt • Egyszeres öröklődés: egy közvetlen ősosztály • Többszörös öröklődés: több közvetlen ősosztály 39

12. 7. Öröklődés Nyelv SIMULA 67 első, amiben öröklődés volt Smalltalk prefix osztály prefix lánc egyszeres öröklés inner kulcssz ó subclass C++ többszörös öröklés Object Pascal egyszeres öröklés Eiffel inherit redefine többszörös öröklés Java altípus reláció megvalósítása extends (final) egyszeres öröklés interfészek C# hivatalosan C++-hoz hasonló gyakorlatilag Java-hoz (sealed) egyszeres öröklés interfészek Ada 95 tagged rekord típusnak lehetnek leszármazottai 40

12. 7. Öröklődés Simula 67 öröklődés: „prefixeléssel” rendeles class tetel_rendeles; begin integer tetel_meret; real feldolgozasi_ido; … létrehozáskor lefutó utasítások end; 41

12. 7. Öröklődés Object Pascal type TAllat = class public function eszik : string; private fajta : string; end; TKutya = class (TAllat) {TAllat leszármazottja} public function ugat : string; end; 42

12. 7. Öröklődés Object Pascal var Allat 1 : TAllat; Kutya 1 : TKutya; begin {. . . } Allat 1 : = Kutya 1; {helyes, mert TAllat öse TKutyának} writeln(Allat 1. eszik); writeln(Allat 1. ugat); {hibás, mert TAllat-ban nincs ugat metódus} writeln(Kutya 1. ugat); {helyes} {. . . } end. 43

12. 7. 1. Adatrejtés és öröklődés • adatrejtési módok – public +, – private -, – protected # • A privátnak deklarált adatok is öröklődnek, csak láthatatlanul • Láthatósági szint a leszármazottban átdefiniálással bővíthető 44

12. 7. 1. Adatrejtés és öröklődés Öröklési módok • C++-ban a leszármazottban felülbírálhatjuk az ősbeli adatrejtést • A legtöbb nyelvben a nyilvános öröklési mód az alapértelmezett • C++: private (alapértelmezett), public, protected öröklési mód van • Eiffel-ben a leszármazott tetszőlegesen változtathatja az őstől örökölt jellemzők láthatóságát 45

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Specifikáció öröklődés: helyettesíthetőség (is a …, reláció) – A származtatott osztály objektumai felvehetik az ősosztály szerepét (nincs típuskeveredés) – Ahol az ősosztály formális paraméter, ott az utódosztály lehet aktuális paraméter – Ős utód szűkítés (specializáció, altípus-képzési művelet), Ős utód általánosítás 46

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Megvalósítás: változókat típusnélkülinek tekintjük, tetszőleges értékadás megengedett (pl. : Smalltalk) • Másik lehetőség: statikus és dinamikus típus fogalma (változók polimorfizmusa) – (az OO polimorfizmus az altípusos polimorfizmus) – Statikus típus: osztály, amit a deklarációkor kapott – Dinamikus típus: a statikus típus, vagy annak tetszőleges leszármazottja (értékadáskor kapja) – A tisztán OO nyelvekben ezért azonosítjuk az objektumokat referenciákkal • Dinamikus kötés, virtuális művelet 47

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Metódusok átdefiniálása a leszármazottban – Metódus átdefiniálásának lehetősége <> metódusnevek túlterhelésének lehetősége • Statikus és dinamikus átdefiniálás – Object Pascal, C++ metódusok alaphelyzetben statikus kötésűek: dinamikus kötéshez a metódust virtuális metódusként kell megjelölni (VMT virtuális metódus tábla) – Smalltalk, Java, Eiffel alapértelmezetten dinamikus kötésűek 48

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Altípusok metódusai – Metódusokat jellemzi a szignatúrájuk: paramétereinek típusa, eredmény típusa, elő és utófeltétel • ftt = proc(típus) returns típus • fat = proc(altípus) returns típus • fta = proc(típus) returns altípus • faa = proc(altípus) returns altípus 49

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Átdefiniálásnál az eredmény lehet: azonos (novariáns) vagy speciálisabb (kovariáns) • A paraméter típusa csak azonos (novariáns) vagy kevésbé speciális (kontravariáns) lehet. • tehát: – – - az eredmény lehet speciálisabb - a paraméterek lehetnek kevésbé speciálisak • Az utófeltétel maradhat változatlan, vagy szűkíthető • Az előfeltétel maradhat változatlan, vagy gyengíthető 50

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés Dinamikus kötés Polimorfizmus Nyelv C++ paraméterek eredmény novariáns kovariáns csak referenciák esetén működik helyesen virtual változók referenciák virtual felüldefiniálás: override túlterhelés: overload virtuális metódus túlterheléses eltakarása: reintroduce Java változók referenciák (polimorfizmus alapértelmezés) - mindig a dinamikus típusnak megfelelő metódust hívja C# objektum változók referenciák, de a metódusok lehetnek statikusak és dinamikusak is virtual felüldefiniálás: override túlterheléshez nincs külön kulcsszó virtuális metódus túlterheléses eltakarása: new Eiffel változók referenciák, műveletek hívása dinamikusan történik - Object Pascal felüldefiniálás: redefine előfeltételt csak gyengíteni, utófeltételt csak szűkíteni lehet Műveletek paraméterei lehetnek kovariánsok, emiatt futási hibák keletkezhetnek! 51

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés • Az ősosztály metódusainak meghívása – Egyszeres öröklés esetén az ősosztály elérése valamilyen kulcsszóval történhet. Nyelv Object Pascal inherited Smalltalk super Java super C# base C++ Ősosztály: : Metódus( …) Eiffel - előtte és utána is lehetnek utasítások sehol nem szerepelhet hivatkozás az ősosztályra ismételt öröklődés: egyik ágon átnevezzük, másik ágon felüldefiniáljuk felhasználva a régi verziót 52

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés A metódusok meghívása – A leszármazottban lehetnek új metódusok – C++, Java, Object Pascal, Eiffel a hívható műveleteket a változók statikus típusához köti – Smalltalk, Dylan a metódushívást teljesen dinamikusan kezeli 53

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés C# class A { public void F() { Console. Write. Line("A. F"); } public virtual void G() { Console. Write. Line("A. G"); } } 54

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés C# class B: A { new public void F() { Console. Write. Line("B. F"); } public override void G() { Console. Write. Line("B. G"); } } 55

12. 7. 2. Polimorfizmus és dinamikus kötés C# class Test { static void Main() { B b = new B(); A a = b; a. F(); b. F(); a. G(); b. G(); } } //A. F B. G 56

12. 7. 3. Absztrakt osztályok • Programtervezés: típusspecifikáció kialakítása • Típusértékhalmaz reprezentációja és a műveletek implementációja csak később jön • Absztrakt osztály: nincs döntés a megvalósításról, csak a leszármazottban – tartalmazhatnak absztrakt metódusokat: specifikáltak, de nincs meg az implementációjuk – (és fordítva: ha egy osztálynak van absztrakt metódusa, akkor az az osztály is absztrakt) – Absztrakt osztályból nem lehet példányt létrehozni – Absztrakt osztály típusú változók a polimorfizmus segítségével, valamely leszármazott osztály referenciáit tartalmazhatják 57

12. 7. 3. Absztrakt osztályok • Java, C#, Eiffel: egy osztály absztrakt metódus nélkül is lehet absztrakt • C++: szükséges absztrakt metódus • További származtatás megtiltása: Java – final, C# – sealed (lepecsételt), Eiffel – frozen, ezek absztrakt osztályok esetén nem használhatók • Lehetséges absztrakt osztályokból hierarchiát felépíteni – absztraktak maradnak, amíg marad legalább egy absztrakt metódusuk 58

12. 7. 3. Absztrakt osztályok Nyelv SIMULA 67 virtuálisnak nem kötelező az implementáció Smalltalk nincs absztrakt C++ kulcsszó nincs, metódusban a jelölés a törzs helyére írt =0 ekkor az osztály is automatikusan absztrakt lesz Object Pascal műveletekre: virtual + abstract az osztály marad példányosítható, legfeljebb kivételt dob, megvalósításnál override Java abstract – osztályokra és műveletekre is C# abstract - osztályokra és műveletekre is, megvalósításnál override Eiffel deferred (késleltetett) – osztályokra és műveletekre is, megvalósításnál nem kell külön jelölni undefine – a már megvalósított művelet implementációját törli, szignatúráját meghagyja, absztrakttá teszi (a többszörös öröklés miatt van rá szükség) Ada 95 59

12. 7. 4. Közös ős • Az összes osztály egy közös őstől származik: Smalltalk, Java, C#, Eiffel – Közös ősosztály neve általában: Object, TObject – Implicit ős: saját új osztály készítésekor, ha mást nem adunk meg, ez lesz az ős • Object Pascal: object-tel jelölt osztályoknak nincs közös ősük class-sal jelölt osztályoknak van, a TObject – Az összes osztályra jellemző műveletek lehetnek itt – Helyettesíthetőség pl. : a metódusok paraméterezésénél (közös ős típusú formális paraméter) • Nincs közös ős: SIMULA 67, C++, Ada 95 – Önálló hierarchia fák alakíthatók ki 60

12. 7. 5. Többszörös öröklődés • Többszörös öröklés: egy osztálynak több közvetlen őse van (két, vagy több osztályzásban tekinthető alosztálynak) • Másik megközelítés: a specifikációs és implementációs öröklés vegyítése – egyik ős adja a funkcionalitást, a másik (rejtve) az implementációt 61

12. 7. 5. Többszörös öröklődés • megvalósítás C++-ban: – specifikációs öröklés • több publikus ős – specifikációs és implementációs öröklés • • • specifikáció öröklés nyilvános őstől implementációs öröklés private, vagy protected őstől (az alapértelmezett a rejtett öröklés) Polimorfizmus és dinamikus kötés csak a nyilvános őstől van A rejtett ősnek nem altípusa a leszármazott osztály – többszörös implementációs öröklés • felüldefiniálással, vagy explicit módon nyilvánossá tehető az örökölt védett, vagy publikus metódus • Eiffel: alapértelmezett a specifikációs öröklődés, de a szelektív láthatóság miatt az implementációs öröklés is támogatott. 62

12. 7. 5. Többszörös öröklődés class Animal { public: virtual void eat(); }; class Mammal : public Animal { public: virtual Color get. Hair. Color(); …}; class Winged. Animal : public Animal { public: virtual void flap(); …}; // A bat is a winged mammal class Bat : public Mammal, public Winged. Animal { …}; Bat bat; 63

12. 7. 5. Többszörös öröklődés A névütközés kezelése • azonos nevű és szignatúrájú metódusok a különböző ősökben – átnevezés – különbözőek maradnak – összekapcsolás – mindkét ősnek megfelelő törzs (azonos név és szignatúra esetén) 64

12. 7. 5. Többszörös öröklődés Átnevezés • Eiffel: öröklési záradékban átnevezhetők az örökölt jellemzők • a nevek túlterhelése nem megengedett: azonos nevű, de különböző szignatúrájú metódusoknál is szükséges az átnevezés • C++-ban nincs átnevezés 65

12. 7. 5. Többszörös öröklődés Összekapcsolás • • C++: a többszörösen örökölt felüldefiniált metódust bármelyik ősének referenciáján keresztül eléri ha választunk a két örökölt közül, akkor nem lesz megbízható az eredmény Ha azonos nevű, de különböző szignatúrájú metódusokat örököl egy osztály, akkor a using kulcsszó segít a megfelelő kiválasztásában, a leszármazottban túlterhelt metódusok lesznek Eiffel: összekapcsolás csak azonos nevű és szignatúrájú absztrakt metódusok esetén lehetséges az undefine záradékkal újra absztrakttá tehetünk egy már megvalósított jellemzőt is. Azonos szignatúrát, vagy nevet átnevezéssel is elérhetünk A létrejövő új metódus előfeltételében az összekapcsoltak előfeltételei vagy kapcsolatban, utófeltételében az utófeltételek és kapcsolatban egyesülnek. A leszármazott maradhat absztrakt is, de adhat implementációt is a metódusnak 66

12. 7. 5. Többszörös öröklődés A „rombusz-öröklődés” kezelése A C B D Hány példányban kapja meg (D) az örökölt tagokat? 67

12. 7. 5. Többszörös öröklődés Adattagok többszörös öröklése • C++: minden adattag annyiszor jelenik meg ahányszor örökölte, és az osztály nevével kell minősíteni. Ha nincs szükség többszörös megadásra, akkor B és C dönthetnek virtuális ős lehetősége mellett is. • Eiffel: a közös őstől örökölt jellemzők csak egyszer jelennek meg, de átnevezéssel lehet dönteni a többszörözésükről 68

12. 7. 5. Többszörös öröklődés Metódusok többszörös öröklése • C++, Eiffel: a közös őstől örökölt virtuális metódusok egyszer jelennek meg • Ha valamelyik osztály (B, C) átdefiniálja, akkor a közös gyerek mindegyiket örökli, amit a C++-ban átdefiniálással, Eiffelben átdefiniálással, vagy átnevezéssel lehet feloldani. • Ha mindkét közvetlen ős átdefiniál egy közös őstől származó metódust, akkor a polimorfizmus, és a dinamikus kötés miatt probléma van a több létező implementációval: Eiffel bevezeti a select záradékot ennek megoldására 69

12. 7. 5. Többszörös öröklődés • A problémákra hivatkozva több nyelv nem engedi a többszörös öröklést • Javaslat a megoldásra: a specifikációs öröklésnél absztrakt osztályoktól örököljünk, a reprezentációhoz szükséges adattagokat és metódusimplementációkat pedig legfeljebb egy őstől kapjuk. • Ez volt a kiindulópontja az interfészek bevezetésének. 70

12. 7. 6. Interfészek • Interfész – speciális absztrakt osztály – Nincsenek példányváltozók, csak metódusok • Használata a megvalósításán keresztül történik • Az interfész helyén bárhol szerepelhet egy azt megvalósító osztály (polimorfizmus) • Az interfészek is öröklési hierarchiába szervezhetők • Interfészek között lehetséges többszörös öröklés is • Egy osztály akárhány interfészt implementálhat • Protokollok az Objective-C-ben 71

12. 7. 6. Interfészek Nyelv Objective-C Egyszeres öröklés Java Object Pascal C# protocol: absztrakt műveletek gyűjteménye protokollok között is van többszörös öröklés interface: absztrakt metódusok és konstansok az interface absztrakt, de csak csomagszintű láthatóságú Az interfészek között is van öröklés, többszörös is Az IUnknown interfész leszármazottai Absztrakt metódusok és tulajdonságok egy osztály több interfészt is megvalósíthat Osztályok vagy rekordok valósíthatják meg interface: absztrakt metódusok Interfészek között többszörös öröklés 72

12. 7. 7 Beágyazott osztályok, tagosztályok • Osztályok más osztályokon belül (nem csak a legfelső szinten) • Elérése csak a tartalmazó osztályból lehetséges • (Java-ban akár név nélküli belső osztály is lehetséges) 73

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • ADA 2005 – változások ADA 95 -höz képest • metódus meghívása (Y egy P csomagbeli osztály objektuma) – P. Op(Y, . . . ); helyett Y. Op(. . . ); – többszörös öröklés bevezetése • Java-hoz hasonló, interfészekkel • interface új foglalt szó package P 1 is type Int 1 is Interface; procedure Op 1(X: Int 1) is abstract; procedure N(X: Int 1) is null; end P 1; 74

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • ADA 2005 – számos típusból lehet egyszerre származtatni, azonban ezek közül csak egyetlen egy lehet normál jelölt típus (amelynek elöl kell állnia) – Az elsőre mint szülőre hivatkozhatunk (mely egy jelölt típus is és felület típus is lehet), bármely másra pedig mint ősre (melyek csak felületek lehetnek). 75

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • ADA 2005 type DT 1 is new T 1 and Int 1 with null record; type DT 2 is new Int 1 and Int 2 with record. . . end record; type DT 3 is new T 1 and Int 2 with. . . ; 76

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • ADA 2005 Új kulcsszó, felülírás explicit jelölése: overriding procedure Finalize (Obj: in out T); not overriding procedure Op(Obj: in out NT; Data: in Integer); 77

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • C++ • A Managed Extensions for C++ a C++ szabvány kiterjesztéseinek és módosításainak egy halmaza, amelyet a Microsoft azért alkotott meg, hogy a C++-t kompatibilissé tegye a. NET környezettel. A Managed C++ nem önálló programozási nyelv. A C++/CLI a Managed C++ utóda, több új nyelvi elemet bevezet annak érdekében, hogy a C++ teljes értékű. NET programozási nyelvvé válhasson. 78

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Managed C++ • A felügyelt osztályok viselkedése változott a leginkább a C++/CLI-ben a Managed C++-hoz képest. A Managed C++-ban a * operátorral deklarálhatunk referenciákat egy osztályra, és a __gc new operátorral hozhatjuk őket létre a managed heapen. Az objektumokat a szemétgyűjtő kezeli és semmisíti meg. Ha az osztálynak van explicit destruktora, az objektum delete operátorral manuálisan is megsemmisíthető, ez azonban erősen ellenjavallott. 79

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • A C++/CLI-ben megváltozott a destruktorok szerepe: • A ~My. Class() módon deklarált destruktor valójában az IDisposable interfész Dispose metódusát implementálja. Ez a destruktor determinisztikus, azonnal végrehajtódik, ahogy az objektum látótéren kívül kerül. • A !My. Class() metódus lesz a "valódi" destruktor, mely az Object osztály Finalize() metódusát implementálja. Ez a destruktor nem determinisztikus, akkor hajtódik végre, mikor a szemétgyűjtő megsemmisíti az objektumot. 80

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • A felügyelt osztályok főbb tulajdonságai: Főbb jellegzetességek Lehet olyan adattagja ami felügyeletlen típusú objektumra mutató pointer. Lehet felhasználó által definiált destruktora. Megvalósíthat bármennyi felügyelt interfészt (interface). Lehetnek tulajdonságai (property). Megjelölhetjük az abstract kulcsszóval. Az osztályt zárolhatjuk (sealed). Lehet statikus konstruktora. Lehetnek láthatósági szabályzói (public, Főbb megszorítások Nem származtatható felügyeletlen osztályból. Felügyeletlen osztály nem származtatható belőle. Legfeljebb egy(!) felügyelt osztályból származtatható. Nem lehet felhasználó által írt copy konstruktora. Nem deklarálhat vagy definiálhat friend osztályokat vagy függvényeket. Nem deklarálhat vagy definiálhat new vagy delete operátort. Nem tartalmazhat using deklarációt. Nem lehet konstans (const) tagfüggvénye. Ha nem adjuk meg az ősosztályát, akkor a rendszer úgy veszi, hogy a System: : Object-ból származik. protected, private). 81

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Láthatósági szabályok: Név Jelentés private public Csak az adott assemblyben elérhető public láthatósággal. protected public Az adott assembly-ben public láthatósági szinten elérhető, az assembly-n kívül csak a származtatott osztályok érhetik el. 82

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Zárolt (sealed) osztályok. • Ezzel megakadályozhatjuk, hogy további osztályok legyenek a zárolt osztályból származtatva. Taggfüggvényeket is elláthatunk ezzel a kulcsszóval, amely nem engedi, hogy felüldefiniáljuk azt a származtatott osztályban. Csak felügyelt osztályoknál lehet alkalmazni. Interfészekhez nem használható. 83

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Absztrakt (abstract) osztályok. • Így olyan osztályt definiálhatunk, amelyből objekumot csak további osztályok származtatásával lehet létrehozni. Természetesen nem használható zárolt osztályokhoz, és érték típusú osztályokhoz sem. 84

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Felügyelt interfészek. • Olyanok mint az osztályok, csak metódusai teljesen virtuálisak, nem tartalmazhatnak semmilyen megvalósítást. Az interface kulcsszóval definiáljuk az ilyen osztályokat. Lehet bennük felsorolási típus, amely érték típusú (__value enum). Nem kell használni a virtual kulcsszót vagy a = 0 szuffixumot. • Főbb megszorításai: – Nem lehetnek adattagjai, illetve semmilyen fajta statikus tag. – Nem lehetnek semmilyen felügyelt vagy felügyeletlen osztály deklarációi. – Minden csak publikus lehet (alapértelmezett). – Nem lehet őket zárolni. – Nem lehet beágyazni őket felügyelt vagy érték típusú osztályokba. 85

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • C# • Szétválasztott osztályok • Ez a funkció lehetőséget ad arra, hogy egy osztály teljes definícióját fizikailag is különálló forrásfájlokban tároljuk. Ebből a célból bevezettek egy új kulcsszót, a partial -t. Egy szétválasztott osztály minden részének tartalmaznia kell a partial kulcsszót. Az osztály összes részének egy projektben kell lennie és minden formális követelménynek meg kell felelnie. Ekkor a fordító felkutatja az osztály összes részét, majd összevágja egy osztállyá, így futási időben semmi különbséget nem tapasztalunk. • A. NET keretrendszer is használja ezt a megoldást a generált és a kézzel írt kód elkülönítésére. 86

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • //file 1. cs • namespace Clock {  class Clock  {   . . . //saját változók és metódusok  } } //file 2. cs Általában "Clock. Designer. cs" namespace Clock {  partial class Clock  {   . . . //generált kód  } } 87

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • C# • A környezet (context) fogalma • A C#-ban megjelent egy új módosító kulcsszó, az unsafe. Az unsafe kifejezi, hogy az entitás, melyre alkalmazzuk, olyan nyelvi elemet tartalmaz, amely nem "biztonságos". Az entitás lehet blokk, típus, metódus stb. A kulcsszó hatásköre a mindenkori entitás hatáskörével egyezik meg. A nem biztonságos programozási elemek az alábbiak: mutatók (akár void*), a veremfoglalás, tehát a dinamikus memóriakezelés. 88

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • C# unsafe class Class 1 {} static unsafe void Fast. Move ( int* pi, int* pdi, int length) {. . . } 89

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • C# 3. 0 • A C# 3. 0 a nyelv következő verziója. A változások nagy részét olyan funkcionális nyelvek inspirálták, mint a Haskell, az ML, és a Language Integrated Query minta bevezetése a Common Language Runtime-ba. • Objektum-orientáltság: Customer c = new Customer(); c. Name="James"; – írható ezentúl így is (szintaktikai cukor): Customer c = new Customer{ Name="James" }; 90

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • • Java Annotációk (Java 5) Módosítószavak bővítése A programszöveg elemeihez rendelhetők – Csomagokhoz, típusokhoz, metódusokhoz, attribútumokhoz, konstruktorokhoz, lokális változókhoz • Plusz információt hordoznak – A Java fordító számára – Speciális eszközök számára 91

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Java • Predefinit annotációk • A Java nyelvbe/fordítóba beépítettek – Target – Retention – Inherited – Override – Suppress. Warnings – Deprecated 92

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Java • @Override int overridden. Method() { } 93

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • • • PHP Osztályok - PHP 4 Bár sok minden hiányzik a teljes objektum-orientáltsághoz (pl. láthatóság), lehetőségünk van öröklődéssel újrahasznosítani kódunkat. Mivel típusok nem léteznek, ezért nem kell foglalkoznunk polimorfizmussal, ami nagyban egyszerűsíti a helyzetet. Az osztály attribútumait a var kulcsszó jelöli. Bár destruktorok nincsenek, lehetőség van az osztálynak konstruktorokat definiálni, különböző paraméterekkel. Ha egy attribútum nem konstans, hanem függvény értékeként töltődik fel, akkor azt konstruktorban kell inicializálni. Osztályszintű (statikus) attribútumok nincsenek, csak objektumokhoz kapcsolódhatnak. Konstruktor az a metódus, melynek neve megegyezik azon osztály nevével, amelyben definiálták. Ha egy leszármazott osztálynak nincs konstruktora, a példányosításnál automatikusan meghívódik a szülő osztályának konstruktora (ha van). (PHP 3 -ban ez nem így működik, ott nem keresi a szülő osztály konstruktorát. ) Objektumot a new utasítással tudunk létrehozni. A metódusokban használhatjuk a $this változót, amely az objektumpéldányra mutat. Olyan metódust, amely nem használja az osztály attribútumait és $this-t, hívhatunk objektum nélkül is a : : operátorral (lásd pl. C++). 94

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • PHP class Kosar { var $dolgok; // A kosárban levo dolgok function berak ($sorsz, $db) { $this->dolgok[$sorsz] += $db; } function id () { echo "kosár vagyok"; } } • Destruktor: mivel nincsen alapértelmezett destruktor, ezért nekünk kell létrehoznunk azt (ha szeretnénk, hogy legyen. ) Péda egy automatizált destruktorra: function destruktor($object) { eval ("global $". $object. "; "); ${$object}->destruktor(); unset($GLOBALS[$object]); } Kosar: : id(); $kosar = new Kosar; 95

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • PHP • Az extends kulcsszóval az öröklődést jelölhetjük, többszörös öröklésre nincs lehetőség. A szülőre hivatkozáskor használhatjuk a parent kulcsszót, de használhatunk explicit típusmegjelölést is a : : operátorral. 96

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • PHP class Gazdas. Kosar extends Kosar { var $tulaj; } function tulajdonosa ($nev) { $this->tulaj = $nev; } function id () { echo "gazdás "; parent: : id(); // ugyanaz, mint Kosar: : id(); } 97

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • PHP • A PHP 5 új objektum modellje • A Zend Enigne 1. 0 objektum modelljében, a pédányosított objektumok nyelvi szintű elemek. Ez azt jelenti, hogy amikor a programozók műveleteket hajtanak végre az objektumokkal, akkor a nyelv az egyszerű típusokhoz nagyon hasonlóan kezeli az objektumokat. Szemantikusan ez azt jelenti, hogy ilyenkor az egész objektum lemásolódik. A Java megközelítése teljesen más hiszen az objektumokat egy 'handle-n', azaz kezelőn keresztül éri el, ezt úgy képzelhetjük el, mint az objektumoknak kiosztott egyedi azonosító. 98

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • • PHP Az új modell leegyszerűsítve • A létrehozott objektum modellt nagyban befolyásolta a Java objektum modellje. Általánosan, ha egy új objektumot példányosítunk, akkor az objektumhoz egy handle-t kapunk ahelyett, hogy önmagát az objektumot kapnánk meg. Amikor ezt a handle-t függvény bemenő paraméterként adjuk át, illetve más egyéb esetekben is, csak és kizárólag a handle az, ami átatódik az objektum maga soha! Az objektum maga soha nem másolódik le, és nem is duplikálódik, aminek eredményeként egy objektum minden handle-je mindig ugyanarra az objektumra mutat. • $object = new My. Class(); $object->method(); 99

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Ruby • Áttekintés • A Ruby egy objektumorientált programozási nyelv, azaz programjainak alapköve az osztály. A Ruby osztálykezelése sok szempontból eltér más objektumorientált nyelvektől. Számos olyan dolog hiányzik belőle, ami megvan a legtöbb nyelvben, azonban interpretált nyelv lévén olyan lehetőségeket is magában rejt, amelyek egy natív kódra fordító nyelvben (mint amilyen a C++), elképzelhetetlenek. 100

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Ruby • Áttekintés • A Ruby teljesen objektumorientált. Minden függvény egy osztály tagfüggvénye, még azok is, amelyeket látszólag osztályon kívül definiáltunk. Az osztályok olyan hierarchiába szerveződnek, amelynek a gyökere az Object osztály. Ez minden osztálynak őse. Minden függvény virtuális, tehát hiányoznak a nem virtuális tagfüggvények. Hiányzik a többszörös öröklődés, a konstans függvények, a tisztán virtuális függvények és szigorú értelemben a hozzáférhetőség sem szabályozható. További sajátosság, hogy a nyelvben minden objektum, még az osztályok is! 101

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • Ruby • Áttekintés • Úgynevezett mixinek segítségével lehetőség van "visszafelé származtatásra", azaz előre megírhatunk egy leszármazást, amit tetszőleges ősosztályra alkalmazhatunk. A legérdekesebb tulajdonság azonban a reflexivitás: egy Ruby program "tud saját magáról", azaz ismeri a saját kódját, így azt futási időben meg is tudja változtatni. Lehetőség van osztályokhoz futási időben újabb függvényeket hozzávenni, sőt objektumszinten is lehet származtatni, azaz futási időben hozzá lehet adni egyetlen objektumhoz egy függvényt. 102

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • VB. NET • Újdonságok • A legfőbb változás, hogy a VB. NET teljesíti az objektum orientált fejlesztőrendszer mind a négy szükséges feltételét: • Absztrakció (Abstraction): a megoldandó feladat modellezése objektumok segítségével. • Egységbe zárás (Encapsulation): egy objektum belső megvalósítása kívülről nem elérhető. • Többalakúság (Polymorphism): több objektum ugyanazon tulajdonsága (metódusa stb. ) más lehet. • Öröklés (Inheritance): a származtatott objektumok öröklik az elődobjektum tulajdonságait (metódusait stb. ). 103

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • VB. NET–ben minden változó objektum, még egyszerű egész is. Minden objektum a System. Object nevű alapobjektumból származik, örökölve ennek alaptulajdonságait (metódusait stb. ). Így például — bár minden objektumnak kell legyen létrehozó (constructor), illetve felszabadító (destructor) metódusa — ezeket nem szükséges megírni saját objektumainkhoz, ha megelégszünk a System. Object alapmetódusaival. 104

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • VB. NET • Konstruktorok és destruktorok: • A VB. NET-ben konstruktor és destruktor váltja az osztályok Initialize és Terminate eseményeit. A működésük lényegében azonos, egy fontos kivétellel, hogy a konstruktort és a destruktort nem lehet explicit hívni, és így biztosan csak egyszer futnak le. A konstruktor deklarációja Sub New. . . , a destruktoré Sub Destruct. . . A program default konstruktort csak akkor hoz létre, ha mi nem hoztunk létre sajátot. 105

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • VB. NET • Alapértelmezésben a konstruktorok nem öröklődnek Visual Basicben. Ha az utódosztály konstruktorából meghívjuk az ősosztály konstruktorát, akkor azt még az első sorban kell megtenni. Finalize metódus (destruktor) automatikusan hívódik meg, ha egy objektum elhagyja hatókörét vagy Nothing-ra állítjuk. Ezzel kikényszeríthetjük, hogy a hulladékgyűjtő a következő alkalommal eltávolítsa az objektumot a memóriából. Finalize metódusnál használnunk kell az Overrides kulcsszót, mert tulajdonképpen az Object osztályba beépített Finalize metódust írjuk felül, mivel minden osztály, még ha nem is jelöltük, ennek az Object nevezetű ősosztálynak a leszármazottja. 106

Kiegészítések, a könyvben nem szereplő nyelvek, újdonságok • VB. NET • Public Class Student Inherits Person. . . End Class • Public Not. Inheritable Class Person. . . End Class • Public Must. Inherit Class Person. . . End Class • Class Ember Private Shared nepesseg As Integer. . . End Class 107

Könyv hibajegyzék • Kiskapu kft. , Budapest, 2003. – 403. oldal: Valt = new AOszt(); AOszt valt = new AOszt(); – 427. oldal: „programozás nyelv”, helyett programozási nyelv – 435. oldal: „Ösosztály” helyett, Ősosztály – 446. oldal: utolsó sor „struktúrákat listáit”, helyett struktúrák listáit 108

Köszönöm a figyelmet! szekely. laszlo 01@gmail. com 109

Viccek • Chuck Norris bármilyen nyelven tud több közvetlen őstől örököltetni. • Chuck Norris tud olyan osztályt írni, ami egyszerre abstract és final. • A garbage collector meg se próbálja Chuck Norris objektumait elpusztítani. Elpusztíthatatlanok. • Chuck Norris a 'Isten' osztályból származik, és csak ő valósítja meg az 'IElpusztíthatatlan' interface-t. Az összes többi osztály a 'Chuck. Norris. Lerúghatja' osztályból származik. • Felesleges private módosítót használnunk, mert Chuck Norris előtt semmi sem lehet rejtve. • SOHA, ne próbáljunk hozzáférni egy olyan taghoz, ami a 'protected by Chuck Norris' módosítóval van ellátva. Sajnos nem tudjuk elmondani, hogy miért, mert nincsen túlélő. 110