UE PROGRAMMATION AVANCÉE

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1 UE PROGRAMMATION AVANCÉE Programmation Orientée Objet Langage C++ Florence CLOPPET

2 SOMMAIRE Informations pratiques Introduction Programmation Structurée / Programmation Objets POO Historique POO Concepts Principes Langage C++ Introduction Classes et Objets Spécificités par rapport au langage C et à Java Héritage Templates Conteneurs Flux Smart pointeurs 2

3 Informations pratiques Cours Lundi 8h30-9h45 Salle Curie A TD-TP Mercredi: Daniel Felipe GONZALEZ OBANDO (à partir du 20/09) Groupe 2: Salle Machine C h15-09h30 Groupe 1 : Salle machine C h45-11h00 DanielFelipe.GONZALEZOBANDO@pasteur.fr Poly disponible sur 3

4 Contrôle des Connaissances Contrôle continu CC (/20 points) 2 épreuves sur machine + 1 Compte rendu de TP Présence obligatoire aux TPs pour passer les épreuves machines Examen E épreuve écrite de 1h30 Note session 1 = max(e ; (E + CC) / 2) Note session 2 Si CC >=10 alors max(e ; (E + CC) / 2) Sinon E avec E = note de l examen de la session concernée Aucun document autorisé lors des évaluations 4

5 Informations pratiques Bibliographie Le Langage C++, Bjarne Stroustrup, Édition Addison-Wesley (2000) ou Pearson Education France (2007) Apprendre Java et C++ en parallèle, J.B. Boichat, Eyrolles, Édition 2003 Pont entre C et C++ (2 ème Édition), P.N. Lapointe, Vuibert, Edition

6 Introduction Paradigmes (types) de programmation : 2 types principaux programmation procédurale ou structurée programmation par objets Évolution due à : l'augmentation de la taille des programmes la nécessité de faire évoluer et de maintenir les programmes 6

7 Introduction POO versus Programmation Structurée 7

8 Introduction POO versus Programmation Structurée 8

9 Introduction Programmation Structurée Mode d'analyse fondé sur les fonctionnalités du programme Approche cartésienne classique mise en évidence de la (ou les) fonction(s) à réaliser Décomposition hiérarchique et descendante en 1 ensemble de sous-fonctions, jusqu'à ce que le codage des sous-fonctions soit simple à réaliser. Chaque fonction résout une partie du problème Unité logique = le module 9 En mémoire Une zone pour les variables Une zone pour les fonctions

10 Introduction Programmation Structurée Fonctionnalité... sous-fonction 1 sous-fonction 2 sous-fonction

11 Introduction Programmation Structurée Problème : fonction = partie la plus volatile dans l'évolution d'un système ensemble de données = partie la plus stable si l'architecture du système est trop fortement liée aux fonctions le système ne pourra pas évoluer lorsqu'il devra résoudre d'autres tâches 11

12 Introduction Programmation Orientée Objets (POO) Le système développé est structuré par rapport aux données qu'il doit manipuler et non selon les fonctionnalités à remplir Évolution des données est plus lente que celle des fonctions architecture du système fondée sur les données a plus de chances de résister au temps et aux changements exigés par les utilisateurs. 12

13 Introduction Programmation Orientée Objets (POO) Approche ascendante identifier les objets (briques du système) les composer entre eux pour créer le système Question 1ère La question "Que doit faire le système?" devient "Sur quoi doit-il le faire?" 13

14 Introduction Programmation Orientée Objets (POO) 14

15 Introduction Programmation Orientée Objets (POO) Objectifs Programmation par composants Faciliter la réutilisation du code Réutiliser des fragments de code développés dans un cadre différent Fait appel aux notions d encapsulation, d abstraction Faciliter l évolution du code Améliorer la conception et la maintenance des grands systèmes Unité logique Objet = entité qui regroupe des variables et des fonctions permettant de les manipuler 15

16 Introduction POO Composabilité favorise la production d'éléments logiciels qui peuvent être combinés librement les uns avec les autres pour produire de nouveaux systèmes Notion en relation avec le pb de reutilisabilité éléments de logiciels nouveau système 16

17 Introduction POO Continuité modulaire Une petite modification de la spécification du problème ne doit amener à ne modifier qu'un seul module ou peu de modules mais pas l'architecture globale du système Notion en relation avec le pb d extensibilité du programme Protection modulaire / architecture modulaire bonne architecture modulaire 1 communication entre modules contrôlée et disciplinée 1 module doit communiquer avec le plus petit nombre possible de modules Si 2 modules communiquent, ils doivent échanger aussi peu d'informations que possible (contraintes de sécurité) 1 seul chef et le reste du monde parle à ce chef 1 module ne parle qu'à ces 2 voisins immédiats architecture à bannir 17

18 Introduction POO Protection / Encapsulation les modules communiquent entre eux par l'intermédiaire de leur interface toute information qui ne concerne que le module doit rester à l'intérieur du module informations privées toute information disponible au niveau de l'interface information publique Interface description des fonctions du module PUBLIC PRIVE concerne l implémentation des fonctions du module les autres modules sont préservés des décisions ultérieures qui modifieraient l'implémentation 18

19 Introduction POO Intérêts par rapport à la programmation structurée Le code gagne en sécurité Les données d un objet ne sont manipulées que par ses propres fonctions Les programmes gagnent en clarté Si l architecture des objets est bien conçue on comprend rapidement le rôle de tel ou tel objet Une fonction ne se promène pas dans le vide elle est rattachée à un objet donc à l ensemble des données qu elle manipule Maintenance et évolutivité plus facile 19

20 Introduction Programmation Procédurale / POO - Synthèse Approche procédurale permet de capturer plus rapidement les besoins des utilisateurs, et de répondre plus directement à ces besoins code très peu réutilisable et/ou extensible Approche Objet fournit un cadre plus homogène pour étudier simultanément les données et leur comportement permet de réduire la distance sémantique qui existe entre le modèle réel et le modèle du système permet de mieux intégrer les besoins de plusieurs utilisateurs en faisant partager les objets de base, et de mieux garantir leur évolution. 20

22 POO Historique Début en Norvège à la fin des années 60 Développement de Simula (Simple Universal Language) = Algol + concepts de POO et simulation discrète Années 1970 Smalltalk = archétype des langages objets Développé chez Xerox (=>1 er système Fenêtres, Icônes, Souris) Au cours des années 80 : intérêt pour les interfaces graphiques Apparition de nouveaux langages Eiffel : fortement typé, entièrement orienté objet C++, extension du C Ajout de spécificités permettant la mise en œuvre des concepts de la POO Object Pascal (Delphi) Années 1990 Maturité des concepts objets Standardisation de C++ Apparition de Java et Python Sun souhaite développer des logiciels indépendants de toute architecture matérielle 22

23 POO Concepts Objet abstraction d'une entité particulière (objet physique ou abstrait de notre monde) caractérisée par des : Attributs représentant son état et les liens qui l'unissent à d'autres objets Données stockées dans un ensemble de variables internes à l objet Méthodes (fonctions) représentant les actions qui lui sont applicables mavoiture -marque = Ferrari -couleur = rouge - vitesse = 200 -estdemarree = non - demarre() - accelere() - freine() -. 23

24 POO / Concepts Objets Objet défini par Un état Attributs(variables qui stockent des valeurs) Une identité Permet de distinguer un objet d un autre objet Un comportement Défini par des méthodes qui modifient des états, et/ou qui envoie un message à un autre objet 24 mavoiture démarre lemoteur mavoiture -marque = Ferrari -couleur = rouge - vitesse = 200 -estdemarree = oui

25 POO / Concepts Objets Communication entre objets Exécution d un programme = suite d interactions (envois de message) entre objets 25

26 POO / Concepts Objets Communication (suite) La réception d un message par un objet L invocation d une méthode (fonction) qui peut déclencher 3 types d actions Manipulation des données de l objet Envoi de messages Création de nouveaux objets 26

27 POO / Concepts Classe ensemble d'éléments qui partagent un même ensemble de comportements et une même structure 27

28 POO / Concepts Classe ensemble d'éléments qui partagent un même ensemble de comportements et une même structure 28

29 POO / Concepts Classe 1 classe sert de " moule" pour la création des objets 1 objet est une instance de classe 2 objets issus de la même classe peuvent contenir des valeurs différentes 29

30 POO / Concepts Classe Structure de données regroupant Les données Attributs qui peuvent posséder un type quelconque prédéfini (entier, caractère ) ou un type Classe Les moyens de traitement de ces données Méthodes (équivalent de fonctions) : traitements applicables à l objet ou à un de ses attributs 30

31 POO / Concepts Classe Peut être assimilée à un type abstrait de données (TAD) à la différence que TAD est une spécification abstraite expression d'une structure et d'un comportement Pas de détails sur l implémentation Classe est une implémentation Solution programmée qui correspond à un TAD Objet possède Une partie publique = interface Une partie privée = réalisation - implémentation 31

32 POO / Concepts Un programme Orienté Objet est constitué de Classes qui permettent de créer des objets qui s envoient des messages L ensemble des interactions entre les objets définit un algorithme Les relations entre classes reflètent la décomposition du programme 32

34 Langage C++ Introduction Extension du C développée par Bjarne Stroustrup (1980) Avantages du C++ grand nombre de fonctionnalités ; performances du C ; Optimisation des compilateurs en font un langage de prédilection pour la recherche de programmes performants facilité d'utilisation des langages objets ; portabilité des fichiers sources ; facilité de conversion des programmes C en C++, et, en particulier, possibilité d'utiliser toutes les fonctionnalités du langage C ; contrôle d'erreurs accru. puissance, fonctionnalité, portabilité et sûreté 34

35 Langage C++ / Introduction Objectifs du cours 35 Syntaxe du C considérée comme acquise Insister sur les différences entre C et C++ Déclarations reconnues comme instructions, commentaire // Contrôle de typage amélioré Opérateurs new et delete Type de données bool, mot clé const Références Classes Fonctions membres, membres virtuelles Constructeurs, destructeurs Héritage Surcharge d opérateurs Templates Conteneurs Faire le parallèle avec Java

36 Langage C++ / Introduction Objectifs du cours Syntaxe du C considérée comme acquise Insister sur les différences entre C et C++ Déclarations reconnues comme instructions, commentaire // Contrôle de typage amélioré Opérateurs new et delete Type de données bool, mot clé const Références Classes Fonctions membres, membres virtuelles Constructeurs, destructeurs Héritage Surcharge d opérateurs Templates 36 Faire le parallèle avec Java

37 Langage C++ / Introduction Introduction C++ => Langage Compilé Comparaison C++/ Java 37

38 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ C ++ = C + E + S + P Avec E = écarts (incompatibilités C ++ à la norme ANSI) S = Spécificités du C ++ non axées sur la POO P = Possibilités de la POO 38

39 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Incompatibilités majeures Définition de fonction Portée du qualificatif const 39 Spécificités C ++ Commentaire Liberté dans l emplacement des déclarations Notion de référence => transmission d arguments par adresse Surdéfinition des fonctions, opérateurs Nouveaux opérateurs de gestion dynamique de la mémoire Possibilité de définir des fonctions inline C ++ et POO Notion de classe Membres données Fonctions membres Fonctions amies Surdéfinitions d opérateurs (+,-,*,/) Notion de patron

40 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Incompatibilités majeures Portée du qualificatif const const appliqué à une variable locale => interdit la modification de la valeur de la variable const appliqué à une variable globale => rend la constante invisible des autres fichiers sources (static + const en C) 40

41 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Facilité supplémentaire Utilisation d une constante dans une expression Expression constante en C++ mais pas en C Valeur calculée au moment de la compilation Autorisée en C ++ mais pas en C Cela limite l emploi des #define 41

42 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Type supplémentaire Booléen N existe pas en C bool en C ++ true, false boolean en Java 42

43 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Commentaire de fin de ligne // Met en commentaire tout le texte à partir de // jusqu à la fin de la ligne On peut combiner /* */ et // 43

44 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Déclarations de variables => + de souplesse Déclaration peut avoir lieu ailleurs qu en début de bloc ou de fonction MAIS toujours avant d utiliser la variable!! 44

45 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Notion de référence Passage par valeur 45

46 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Notion de référence Passage par adresse 46

47 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Notion de référence Prise en charge par le compilateur de la transmission des paramètres par adresse Passage par référence 47

48 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Arguments par défaut Attribution de valeurs par défaut à des arguments N existe ni en C ni en Java 48

49 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Surdéfinition de fonction Un même symbole possède plusieurs significations => Plusieurs fonctions de même nom Critère de différenciation = type des arguments Existe en C++ et en Java 49

50 Langage C++ / Syntaxe de base Langages C ANSI C ++ Spécificités C ++ Surdéfinition de fonction + argument par défaut 50