Generic Morpher: un design pattern adaptatif

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1 Generic Morpher: un design pattern adaptatif David Lesage Séminaire du LRDE, 19 Septembre 2002

2 Table des matières Table des matières Contexte... 3 Problématique... 6 Rappel : Design Patterns Le Décorateur Rappel : paradigme de programmation générique Le Décorateur Générique L héritage conditionnel Et les méthodes spécialisées? Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

3 Table des matières Conclusion Questions? Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

4 Contexte Contexte Bibliothèque Olena Domaine : traitement d images, calcul scientifique besoin de performances Programmation générique en C++ Templates Manipulations statiques Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

5 Contexte Olena : hierarchie existante Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

6 Contexte algorithmes existants ValueType Sum(const Image& ima) { ValueType s; Image::iter i (ima); } for_all ( i ) s += ima[i ]; return s; Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

7 Problématique Problématique Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

8 Problématique Effectuer des Transformations sur les images, par exemple : extraire la composante rouge d une image RGB extraire une couche 2D d une image 3D masquer une image à l aide d un masque binaire... Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

9 Problématique Du point de vue des éléments existants : Système non intrusif Algorithmes inchangés : Image (RGB) d origine : somme des valeurs RGB (triplet) Transformation RGB Rouge : somme des valeurs des points rouges Extraction d une couche 3D 2D : somme des points de la couche Image Masquée : somme des points non masqués Seule l apparence des entrées de l algorithme change. Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

10 Problématique Généricité Généricité connue : 1 Algorithme : T types de données * S structures de données Ex : Conteneurs STL, itérateurs Apport : 1 Algorithme : T types de données * S structures de données * M modifications Modifications sur types, structures, et sémantique de l algorithme Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

11 Problématique Généricité accrue Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

12 Rappel : Design Patterns Rappel : Design Patterns Qu est-ce qu un Design Pattern? Eléments d architectures logicielles réutilisables Idiomes de design logiciel Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

13 Rappel : Design Patterns Classification selon Gamma, Helm, Johnson et Vlissides Patterns Générateurs : Factory... Patterns Structurels : Adaptateur, Pont, Décorateur... Patterns Comportementaux : Itérateur, Visiteur, Stratégie... Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

14 Rappel : Design Patterns Classification selon la paramétrisation (Czarnecki & Eisenecker) Generative Programming Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

15 Le Décorateur Le Décorateur Design Pattern Structurel But : Etendre les fonctionnalités, ajouter des responsabilités à un objet. Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

16 Le Décorateur Structure : algo(image& input) { // utilisation de input[ point ] //... } Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

17 Le Décorateur Limitations du Décorateur algo(image2d& input) { // traitements sur des images 2D //... } Une Image2d décorée n est pas une Image2D! Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

18 Rappel : paradigme de programmation générique Rappel : paradigme de programmation générique Paradigme de programmation générique : paramètres statiques Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

19 Le Décorateur Générique Le Décorateur Générique Etre paramétré par le type à décorer Hériter de son paramètre (héritage mixin, Bracha & Cook) (Coots 01, A. Duret-Lutz, T. Geraud & A. D le, LRDE) Intégration : une Image2d décorée est une Image2D! Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

20 Le Décorateur Générique Limitations du Décorateur Générique Décoration statique : pas de notion de composition... wrapper de classe, pas d objet... Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

21 L héritage conditionnel L héritage conditionnel hériter directement de ce que l on décore : inadapté hériter des abstractions/interfaces : l ImageDécoréeParFonction, décorant (paramétrée par) une Image2dRGB hériterait de Image2D... Oui, mais... Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

22 L héritage conditionnel Couper une tranche 2D d une image3d : Image3D Image2D Etre capable de définir un héritage tenant compte du type de ce que l on décore et de la transformation que le décorateur effectue. Héritage conditionnel : possible grace aux outils de programmation statique Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

23 L héritage conditionnel Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

24 L héritage conditionnel if l ImageDécorée est une ImageDécoréeParFonction then if décorée(deco) est une Image2dRGB then hériter de Image2d else if décorée(deco) est une Image3dRGB then hériter de Image3d end if end if Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

25 L héritage conditionnel // trait for conditionnal inheritance template<class DecorateurConcret> struct CondInherit; // specialization for ImageDecoreeParFonction and Image2dRGB template<> struct CondInherit<ImageDecoreeParFonction<Image2dRGB> > { typedef Image2d ret_t; }; // specialization for ImageDecoreeParFonction and Image3dRGB template<> struct CondInherit<ImageDecoreeParFonction<Image3dRGB> > { typedef Image3d ret_t; }; Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

26 L héritage conditionnel template<class Deco, class DecorateurConcret> struct ImageDecoree: public CondInherit<DecorateurConcret>::ret_t { //... }; template<class Deco> struct ImageDecoreeParFonction: public ImageDecoree<ImageDecoreeParFonction<Deco>, Deco> { //... }; Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

27 Et les méthodes spécialisées? Et les méthodes spécialisées? Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

28 Et les méthodes spécialisées? Comment récupérer une implémentation (délégation) par défaut pour les opérateurs () spécialisés? Conserver la généricité sur les transformations, sans grever la généricité sur les structures de données. Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

29 Le Generic Morpher Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

30 Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

31 Le Generic Morpher Dérivations semblables à la hiérarchie d origine Autant de niveaux à rajouter au Décorateur que de niveaux de spécialisations désirés Deux héritages conditionnels, dont un automatisé Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

32 Le Generic Morpher Avantages Intégration maximale : extensions, redefinitions possibles Récupération par défaut de toutes les propriétés (spécialisations) voulues Modularité de la granularité Généricité des transformations conservée, sans entraver la généricité existante (tout le système est adaptatif suivant un unique héritage conditionnel relatif à la classe finale utilisée) Système complètement non intrusif Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

33 Le Generic Morpher Inconvénients Contraintes sur la hiérarchie d origine : modélisation favorable Stabilité : deux hiérarchies à maintenir parallèlement Risque d incomplétude : héritage conditionnel défini à la main... Désagréments usuels de la MetaPOO... Puissance et possibilités du système pas encore entièrement découverts... Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

34 Le Generic Morpher Le Generic Morpher et DP usuels Proxy : mêmes notions d aggrégation, possibilités de contrôle d accès et de masquage d informations Décorateur : mêmes propriétés d extensibilité, décorations successives, + intégration plus précise Décorateur Générique : mêmes propriétés d intégration (en + précise), composition (proxy pour des données) Adaptateur : mêmes possibilités de modifications d interfaces, + extensibilité + récursivité Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

35 Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

36 Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

37 Le Generic Morpher Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

38 Conclusion Conclusion Généricité accrue : nombreuses utilisations sémantiquement différentes Danger : Quel est le rôle de ce design pattern? Répond à des besoins imprécis : On sait qu on veut faire des choses avec des trucs... Peut on réellement parler de Design Pattern? Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

39 Conclusion Point sur l avancée des recherches, Perspectives Applications concrètes réalisées Composantes Rouges d une image RGB Tranche 2d d une image 3d Image Masquée... Intégration à Olena Tentative de formalisation dans un article. Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre

40 Questions? Questions? Generic Morpher: un design pattern adaptatif, David Lesage - Séminaire du LRDE, 19 Septembre