Notions de programmation orientée objet

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1 1 Génie Logiciel Notions de programmation orientée objet Renaud Marlet LaBRI / INRIA màj 19/04/2007

2 2 Les données d'abord (1) Important résultat de l'expérience : Le plus souvent, il vaut mieux organiser un système autour des données qu'autour des fonctions Et ce d'autant plus que les données sont complexes Mais si les données sont simples et les traitements complexes, OK pour organiser le système autour des fonctions ex. bibliothèque de fonctions trigonométriques

3 3 Les données d'abord (2) Important résultat de l'expérience : Le plus souvent, il vaut mieux organiser un système autour des données qu'autour des fonctions Importance du lien avec le modèle conceptuel objets, attributs, opérations pour les manipuler Programmation Orientée Objet (OO)

4 4 Notions de programmation objet Nécessite un cours complet (!) principes méthodologie langages : Java, C++, Eiffel,... Juste quelques notions ici idées les plus importantes exemples en Java comment faire de la programmation objet en C

5 Programmation objet : 5 classe et instance Classe = type d'objet (données + opérations pour les manipuler) ex. : classe «point» dans le plan (c.-à-d. en dim 2) données = deux coordonnées cartésiennes (x,y) opérations = déplacer, calculer la norme (distance à (0,0)),... en général : 1 fichier ~ 1 classe Instance = exemplaire de la classe ex. : un point en (3,5), un en (-2,7), un autre en (3,5)...

6 Programmation objet : 6 champ et méthode Champ = attribut de l'objet ex. : coordonnée x, coordonnée y (on dit aussi «variable d'instance») Méthode = opération pour manipuler les données (~ fonction) ex. : déplacer(dx,dy), norme()

7 7 Exemple en Java : classe Point class Point { double x, y; // valeur 0 par défaut double norme() { return Math.sqrt(x*x+y*y); void déplacer(double dx, double dy) { x += dx; y += dy; Point pt = new Point(); pt.déplacer(3.0,4.0); double nm = pt.norme(); // 5.0

8 Exemple en Java : classe Point 8 classe définition de champs définition de méthodes class Point { double x, y; // valeur 0 par défaut double norme() { return Math.sqrt(x*x+y*y); void déplacer(double dx, double dy) { x += dx; y += dy; Point pt = new Point(); pt.déplacer(3.0,4.0); fabrication d'une instance double nm = pt.norme(); // 5.0 appel de méthodes

9 9 Exemple en Java : instances class Point {... double distance(point pt) { double dx = x-pt.x; double dy = y-pt.y; return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy); Point pt1 = new Point().déplacer(7.0,3.0); Point pt2 = new Point().déplacer(4.0,-1.0); double dist = pt1.distance(pt2); // 5.0

10 10 Exemple en Java : instances définition de classe définition de méthode class Point {... double distance(point pt) { double dx = x-pt.x; double dy = y-pt.y; return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy); fabrication d'instances Point pt1 = new Point().déplacer(7.0,3.0); Point pt2 = new Point().déplacer(4.0,-1.0); double dist = pt1.distance(pt2); // 5.0 appel de méthodes

11 Programmation objet : 11 constructeur Constructeur sorte de méthode initialise les champs de l'objet lors de sa création créations/initialisations plus lisibles permet des initialisations toujours cohérentes

12 12 Exemple en Java : constructeur class Point { double x, y; // initialisés par défaut à 0 Point(double u, double v) { x = u; y = v;... Point pt1 = new Point(7.0,3.0); Point pt2 = new Point(4.0,-1.0); double dist = pt1.distance(pt2); // 5.0

13 Exemple en Java : constructeur 13 classe constructeur champs class Point { double x, y; // initialisés par défaut à 0 Point(double u, double v) { x = u; y = v;... Point pt1 = new Point(7.0,3.0); Point pt2 = new Point(4.0,-1.0); instances double dist = pt1.distance(pt2); // 5.0

14 Programmation objet : 14 extension de classe et héritage Extension de classe version spécialisée d'une classe existante héritage des champs et méthodes de cette classe champs et méthodes additionnels vocabulaire : sous-classe : la classe étendue super classe : la classe que l'on étend

15 15 Exemple en Java : extension class PointColoré extends Point { Couleur couleur; PointColoré(double u, double v, Couleur coul){ x = u; y = v; couleur = coul; boolean mêmecouleur(pointcoloré pt) { return couleur.equals(pt.couleur); Couleur rouge = new Couleur(255,0,0); PointColoré ptrouge = new PointColoré(3,4,rouge); double nm = ptrouge.norme(); // 5.0

16 Exemple en Java : extension 16 constructeur sous-classe champ ajouté méthode ajoutée super classe class PointColoré extends Point { Couleur couleur; PointColoré(double u, double v, Couleur coul){ x = u; y = v; couleur = coul; boolean mêmecouleur(pointcoloré pt) { return couleur.equals(pt.couleur); champs hérités méthode héritée Couleur rouge = new Couleur(255,0,0); instances PointColoré ptrouge = new PointColoré(3,4,rouge); double nm = ptrouge.norme(); // 5.0

17 Programmation objet : 17 masquage de l'information Masquage de l'information s'applique à : classes, champs et méthodes visibilité (scope) public : visible par toutes les classes private : visible seulement dans la classe protected : visible seulement par les classes étendues (package : visible seulement des classes du même package) Type abstrait on peut changer le contenu privé de la classe sans changer ses utilisations publiques

18 18 Exemple en Java : visibilité public class Point { private double x, y; public void déplacer(double dx, double dy) { x += dx; y += dy; Point pt = new Point(); pt.x = 3.0; pt.y = 4.0; // Erreur à la compilation pt.déplacer(3.0,4.0); // OK

19 Exemple en Java : visibilité 19 classe champs invisibles en dehors de Point seul moyen de changer les coordonnées public class Point { private double x, y; public void déplacer(double dx, double dy) { x += dx; y += dy; Point pt = new Point(); fabrication d'instance pt.x = 3.0; pt.y = 4.0; // Erreur à la compilation pt.déplacer(3.0,4.0); // OK champs invisibles en dehors de Point

20 Programmation objet : 20 interface Interface ~ squelette d'une classe, sans implémentation méthodes d'interface : sans corps (abstraites) pas de champs d'interface plusieurs classes peuvent implémenter une même interface une interface peut étendre plusieurs autres interfaces Type abstrait (... ) on peut changer la classe sans changer les utilisations de l'interface

21 21 Exemple en Java : interface (1) interface Point2D { double norme(); void déplacer(double dx, double dy); class PointCartésien implements Point2D {... class PointPolaire implements Point2D { double rayon, angle; double norme() { return rayon; void déplacer(double dx, double dy) {...

22 Exemple en Java : interface (1) 22 définition d'interface implémentations d'interface interface Point2D { double norme(); void déplacer(double dx, double dy); définition de classes qui implémentent cette interface class PointCartésien implements Point2D {... class PointPolaire implements Point2D { double rayon, angle; double norme() { return rayon; void déplacer(double dx, double dy) {... méthodes interface méthodes de classe qui implémentent les méthodes d'interface

23 23 Exemple en Java : interface (2) interface Point2D { double norme(); void déplacer(double dx, double dy); Point2D pt1 = new PointCartésien(1.0, -2.0); Point2D pt2 = new PointPolaire(4.0, ); pt1.déplacer(2.0, 6.0); pt2.déplacer(1.0, 1.0); double nm1 = pt1.norme(); // 5.0 double nm2 = pt2.norme(); //~ 5.0

24 Exemple en Java : interface (2) 24 interface interface Point2D { double norme(); méthodes interface void déplacer(double dx, double dy); appel de constructeurs spécifiques à chaque classe Point2D pt1 = new PointCartésien(1.0, -2.0); Point2D pt2 = new PointPolaire(4.0, ); pt1.déplacer(2.0, 6.0); pt2.déplacer(1.0, 1.0); double nm1 = pt1.norme(); // 5.0 double nm2 = pt2.norme(); //~ 5.0 appels des méthodes d'interface

25 25 Et aussi... Notion de package (paquetage) espace de nommage Héritage multiple extension de plusieurs classes Classes abstraites ~ classes incomplètes Variables de classes... ~ globales

26 26 Programmation objet et langage C Langage C programmation impérative (effets de bord) variables, fonctions, types structurés pas de notions d'objet (classe, méthode,...) Extensions objet à C langages : C++, Objective C Programmation objet en langage C style de programmation particulier ( )

27 Programmation objet en langage C : 27 classe, champ, instance Déclaration de classe (type d'objet) déclaration de structure déclaration d'un type pointeur vers cette structure Champ de classe (attribut) champ de structure Création d'instance (objet) : définition d'entités du type structure allocation dynamique et cast vers le type pointeur

28 Exemple en C : classe et instance 28 déclaration de structure champs «classe» = pointeur sur la structure struct str_pt { double x, y; ; typedef struct str_pt *point; /* Allocation statique */ struct str_pt orig = { 0.0, 0.0 ; point origine = &orig; /* Allocation dynamique */ allocation point pt = (point) malloc(sizeof(struct str_pt)); cast en pointeur sur la structure

29 Programmation objet en langage C : 29 constructeur, méthode Constructeur (création d'objet) fonction qui alloue dynamiquement une structure et retourne un pointeur vers la structure Méthode (opération) : fonction qui prend comme premier argument un type pointeur vers la structure

30 30 Exemple en C : constructeur typedef struct str_pt { double x, y; *point ; point nouveaupoint(double x, double y) { point pt = (point) malloc(sizeof(struct str_pt)); pt->x = x; pt->y = y; return pt; point pt1 = nouveaupoint(3.0, 4.0); point pt2 = nouveaupoint(4.0, -1.0);

31 Exemple en C : constructeur 31 «classe» = pointeur vers struct champs «constructeur» = fonction qui alloue une struct typedef struct str_pt { double x, y; *point ; point nouveaupoint(double x, double y) { point pt = (point) malloc(sizeof(struct str_pt)); pt->x = x; pt->y = y; return pt; appels du «constructeur» point pt1 = nouveaupoint(3.0, 4.0); point pt2 = nouveaupoint(4.0, -1.0);

32 32 Exemple en C : méthodes double norme(point pt){ return sqrt(pt->x * pt->x + pt->y * pt->y); void déplacer(point pt, double dx, double dy){ pt->x += dx; pt->y += dy; double distance(point pt1, point pt2) { double dx = pt1->x pt2->x; double dy = pt1->y pt2->y; return sqrt(dx*dx+dy*dy);

33 Exemple en C : méthodes 33 «méthodes» = fonction avec objet comme premier argument double norme(point pt){ return sqrt(pt->x * pt->x + pt->y * pt->y); void déplacer(point pt, double dx, double dy){ pt->x += dx; pt->y += dy; double distance(point pt1, point pt2) { double dx = pt1->x pt2->x; double dy = pt1->y pt2->y; return sqrt(dx*dx+dy*dy);

34 Programmation C : 34 déclaration et définition Déclaration : suposition d'existence (dans un autre fichier), typage ex. extern int x; extern int f(char, struct str); Définition lieu d'existence (ce fichier), rappel du typage ex. int x; int f(char c, struct str mystr) {... ( contrôle possible par rapport à des déclarations)

35 Programmation objet en C : 35 masquage de l'information Visibilité des entités (variables, fonctions) modifieur «extern» déclaration d'une entité visible à l'extérieur du fichier variables et fonctions publiques (déclaration) modifieur «static» définition d'une entité locale au fichier (invisible à l'extérieur) variables et fonctions privées sans modifieur définition d'une entité visible à l'extérieur du fichier (il suffit pour ça qu'on l'y déclare «extern») variables et fonctions publiques (définition)

36 Programmation objet en C : 36 interface Interface fichier «.h» déclarations de type (structure et pointeur sur structure) déclarations de fonctions (extern) Classe qui implémente l'interface inclusion du fichier «.h» (#include) définition des fonctions correspondantes Classe qui utilise l'interface inclusion du fichier «.h» (#include) appel des fonctions déclarées

37 Exemple en C : 37 fichier d'interface (point.h) // Classe typedef struct str_pt *point; // Constructeur extern point nouveaupoint(double x, double y); // Méthodes extern double norme(point pt); extern void déplacer(point pt, double dx, double dy); extern double distance(point pt1, point pt2);

38 Exemple en C : 38 fichier d'interface (point.h) // Classe typedef struct str_pt *point; // Constructeur extern point nouveaupoint(double x, double y); // Méthodes extern double norme(point pt); extern void déplacer(point pt, double dx, double dy); extern double distance(point pt1, point pt2);

39 Exemple en C : 39 implémentation de l'interface (point.c) // Inclusion de l'interface #include "point.h" // Définition du type typedef struct str_pt { double x, y; *point; // Définition des constructeurs et méthodes static double normexy(double x, double y) { return sqrt(x*x+y*y); extern double norme(point pt) { return normexy(pt->x, pt->y); extern double distance(point pt1, point pt2) { return normexy(pt1->x - pt2->x, pt1->y pt2->y);

40 Exemple en C : 40 implémentation de l'interface (point.c) // Inclusion de l'interface #include "point.h" // Définition du type typedef struct str_pt { double x, y; *point; // Définition des constructeurs et méthodes static double normexy(double x, double y) { return sqrt(x*x+y*y); extern double norme(point pt) { return normexy(pt->x, pt->y); extern double distance(point pt1, point pt2) { return normexy(pt1->x - pt2->x, pt1->y pt2->y);

41 Exemple en C : 41 utilisation via l'interface (use.c) // Inclusion de l'interface #include "point.h" // Utilisation via l'interface void use() { point pt1 = nouveaupoint(3.0, 4.0); point pt2 = nouveaupoint(4.0, -1.0); printf("norm = %d\n", norme(pt1)); printf("dist = %d\n", distance(pt1,pt2)); int u = pt1->x; /* Erreur à la compilation */ int v = normexy(3.0,4.0); /* Erreur à la compilation */

42 Exemple en C : 42 utilisation via l'interface (use.c) // Inclusion de l'interface #include "point.h" // Utilisation via l'interface void use() { point pt1 = nouveaupoint(3.0, 4.0); point pt2 = nouveaupoint(4.0, -1.0); printf("norm = %d\n", norme(pt1)); printf("dist = %d\n", distance(pt1,pt2)); int u = pt1->x; /* Erreur à la compilation */ int v = normexy(3.0,4.0); /* Erreur à la compilation */

43 Limitations de 43 la programmation objet en C Interface seulement pour masquer Pas de multiple implémentation (dans un même binaire) Extension plus lourde structure dans structure Héritage plus lourd (explicite) «cast» de type (de la sous-classe vers la superclasse) Moins de contrôles du compilateur pas de contrôle de la légalité des casts

44 44 Programmation objet en C Suivre l'esprit, pas la lettre (!) s'adapter au problème : ne pas aveuglément tout traiter avec des «objets à la C» (pointeurs vers structure et fonctions associées) aide à l'organisation des déclarations et définitions

45 45 À retenir Organisation du système autour de : fonctions si pas d'objets ou objets simples (ex. scalaires) données si des objets complexes Lien avec le modèle conceptuel Concepts de la programmation objet classe, instance, champ, méthode, constructeur, interface, héritage, extension Masquage de l'information et types abstraits

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