IB111
Programování a algoritmizace
Objektově orientované programování (OOP)

OP a OOP
lObjekt – Kombinuje data a funkce a poskytuje určité rozhraní.
lOP = objektové programování
lVše musí být objekty
lNapř. Smalltalk, Ruby
lRelativně málo rozšířené v dnešní praxi
lOOP = objektově orientované programování
lObjekty jsou podporovány, ovšem ne všechno musí být nutně jen objekty.
lNapř. C++, Java, …
lDnes velice rozšířený přístup

Terminologie
lTřída
lTyp objektu
lObjekt
lInstance třídy
lStruktura – atributy (data) a metody (funkce)
lZákladní vlastnosti objektů v OOP
lAbstrakce
lZapouzdření
lPolymorfismus

Základní paradigmata OOP
lDatová abstrakce
lZavedeme vlastní datový typ
lStruktura dat
lOperace nad těmito daty
lOddělujeme rozhraní od implementace
lZapouzdření prvků třídy
lDědičnost
lMožnost rozšířit existující objekty
lPolymorfismus
lStejné rozhraní k různým objektům (díky zděděným společným vlastnostem).

Zapouzdření
lStrukturální programování od sebe odděluje data a algoritmy (programový kód).
lOOP data zapouzdřuje v objektech a práce s nimi je umožněna přes definované rozhraní (pomocí metod
objektu).
lDíky zapouzdření není třeba znát detaily implementace, ale stačí znát a používat rozhraní objektu.
lDíky zapouzdření je také možné změnit implementaci pokud použijeme stejné rozhraní.
lDíky „utajení“ je také možné vyhnout se chybám při náhodné nebo nesprávné přímé modifikaci dat.
lUmožňuje rozdělit úkoly v týmu programátorů.

Zapouzdření – příklad v C
lstruct student {
int narozeni_rok, narozeni_mesic, narozeni_den;
float studijni_prumer;
char jmeno[30];
int vypocitej_vek();
};

Zapouzdření – příklad v Pythonu
lclass student:
narozeni_rok, narozeni_mesic, narozeni_den = 0,0,0
studijni_prumer, jmeno = 0.0, "“
def vypocitej_vek(self):
…

Zapouzdření
lData a metody ve třídě mohou být několika typů podle jejich „viditelnosti“
lpublic – k datům a proměnným je volný přístup
lSprávný OOP program by měl ponechat public pouze metody, ne data.
lprivate – metody a data nejsou přístupná z jiných částí kódu něž z metod této třídy
lprotected – metody a data nejsou volně přístupné, ale jsou přístupné potomkům této třídy.

Zapouzdření - příklad
lePeněženka – rozhraní třídy
lclass penezenka {
private:
int koruny, halire;
public:
penezenka () { koruny = halire = 0; };
void nabij (int k);
BOOL zaplat (int k, int h);
void vypis_aktualni_stav();
};

Zapouzdření - příklad
lImplementace
lvoid penezenka::nabij (int k)
{
koruny+=k;
}
lBOOL penezenka::zaplat (int k, int h)
{
long zbytek = koruny*100+halire – (k*100+h);
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek /100; halire = zbytek%100;
return TRUE;
}
l

Zapouzdření - příklad
lPoužití:
lpenezenka moje, cizi;
moje.nabij(100);
moje.zaplat(2,50);
moje.vypis_aktualni_stav();
cizi.nabij(5);
cizi.vypis_aktualni_stav();
void penezenka::nabij (int k)
{
koruny+=k;
}
moje: 100
cizi: 5

Zapouzdření - Python
lclass MyClass:
l i = 12345
l def f(self):
l return 'hello world'
l
lPython nezná „private“ členy třídy
lDomluva: co začíná znakem „_“ je neveřejné
lSpecialitka: co začíná „__“ tak se upraví

Python - příklad



Dědičnost
lDědičnost umožňuje rozšiřování funkčnosti třídy.
lPotomek je nová třída založená na třídě původní (rodičovské). Potomek přebírá vlastnosti rodiče a
může být dál rozšiřován (nová data a metody).
l
l

Dědičnost - příklad
lZákladní objekt (rodič) bude člověk.
lPotomky budou student, zaměstnanec a učitel.
lKaždý člověk má základní atributy jako jméno, příjmení, datum narození a adresu.
lStudenti mají navíc studijní průměr, a jsou zapsáni v určitém ročníku.
lZaměstnanci mají plat a ten je jim posílán na nějaký bankovní účet.
lUčitelé jsou zaměstnanci, ale mají konzultační hodiny a učí nějaké předměty

Dědičnost - příklad
Člověk
Student
Zaměstnanec
Učitel

Příklad v Pythonu



Dědičnost – příklad v C++
lclass clovek {
lpublic:
l char jmeno[20],prijmeni[30];
l int narozeni_rok, narozeni_masic, narozeni_den;
l char adresa [100];
l int vypocitej_vek();    };
lclass student : public clovek {
lpublic:
l int rocnik;
l float prumer;   };
lclass zamestnanec : public clovek {
lpublic:
l int plat;
l char IBAN [20];   };
lclass ucitel : public zamestnanec {
lpublic:
l char konzultacky[50];
l list_of_subjects *uci; };

Dědičnost – příklad v C++
lclovek c;
lzamestnanec z ;
lucitel u;
lint v1= c.vypocitej_vek();
lint v2= z.vypocitej_vek();
lc = u; // i učitel je člověk
lz = c; // NELZE – ne každý člověk
                      je zaměstnanec

Polymorfismus
lPolymorfismus = jednotné zacházení s různými (polymorfními) objekty mající některé společné
zděděné vlastnosti.
lPolymorfismus v praxi znamená, že je možné mít různé třídy s metodami se stejnými parametry. Mohu
tak odlišit chování potomků.
lPozdní vazba – late binding
lPolymorfismus umožňuje mít stejně pojmenované metody s různými parametry.
lParametry se mohou lišit v počtu a/nebo typu.
lMluvíme o tzv. přetížení metod (funkcí).

Příklad v Pythonu



Polymorfismus - příklad
lvoid penezenka::zaplat (int k, int h)
{
long zbytek = koruny*100+halire – (k*100+h);
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek /100; halire = zbytek%100;
return TRUE;
}
lvoid penezenka::zaplat (int k)
{
long zbytek = koruny – k;
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek;
return TRUE;
}
lvoid penezenka::zaplat (void)
{
long zbytek = koruny – 10;
if(zbytek<0) return FALSE;
koruny = zbytek;
return TRUE;
}

Polymorfismus - příklad
lpenezenka moje;
moje.nabij(100);
moje.zaplat(10,0);
moje.zaplat(10);
moje.zaplat();
moje.vypis_aktualni_stav();

Oprátory new, delete v C++
lVytvoření objektu a jeho rušení pomocí dynamické alokace paměti.
lpenezenka *moje = new penezenka;
moje -> nabij(100);
moje -> zaplat(5,50);
delete moje;

Konstruktory, destruktory
lMetody, které jsou (automaticky) volány při vytváření/rušení instance objektu.
lVhodné pro
lInicializaci proměnných
lAlokaci/dealokaci paměti

Kontruktory - příklad
lclass student {
private:
float prumer;
char *jmeno;
public:
student () {prumer=0.0; jmeno=NULL; }
student(float p,char *j) { prumer=p;
jmeno = (char*)malloc(strlen(j)+1);
if(jmeno)strcpy(jmeno,j); }
~student() { if(jmeno) free(jmeno); }
…
};

Příklad v Pythonu



Přetěžování operátorů v C++
lMohu přetížit (změnit) běžné operátory
lNapř. +, -, +=
lPřetížit lze téměř všechny operátory
lNelze přetížit ., ?:, sizeof, ::, .*
lPřetížení operátorů velice usnadňuje používání tříd/objektů programátory
l

Přetěžování operátorů - příklad
lclass komplex {
lpublic:
l float Re, Im;
l
l komplex (float r, float i) { Re=r; Im=i; };
l komplex komplex::operator+=(komplex &b)
l {
l Re+=b.Re; Im+=b.Im;
l return *this;
l };
l komplex komplex::operator+(komplex &b)
l {
l return komplex (Re + b.Re, Im + b.Im);
l };
l};
l
lkomplex a(1,0), b(2,0);
lkomplex c = a + b;
lc+= komplex(1,5);

Přetěžování operátorů v Pythonu



Přetěžování operátorů v Pythonu