Relazioni tra oggetti e classi : Composizione. Relazioni tra oggetti e classi : esempio di Aggregazione. classe contenitore

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1 Relazioni tra oggetti e classi : Generalizzazione Fondamenti di Informatica II 20. Laboratorio 6 Collegamenti e associazioni Le relazioni di tipo generalizzazione (specializzazione), servono per poter garantire al progettista un buon livello di astrazione. Utilizzando tali relazioni si può gestire l ereditarietà e il polimorfismo Corso di Laurea in Ingegneria Informatica A.A Semestre Corso (A-M) Prof. Giovanni Pascoschi 2 2 Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Collegamenti e associazioni L'aggregazione consente di poter formare aggregati di oggetti, così come avviene nel mondo reale se abbiamo un oggetto composto da più parti è piu comodo rappresentarlo in termini di queste ultime e non dell'intero oggetto, in quanto è meglio gestire piccole classi che una sola grande classe. Esistono due tipi di aggregazione una lasca e una stretta. 1. L'aggregazione lasca indica che l'oggetto "contenuto" ha vita propria anche senza l'oggetto "contenitore simbolo 2. L'aggregazione stretta invece indica che l'oggetto non ha vita propria, quindi deve essere distrutto assieme al "contenitore simbolo Si parla in questo caso di composizione (le parti esistono solo in relazione al tutto) Contenimento lasco: ciclo di vita degli oggetti contenuto e contenitore indipendenti il contenitore non è responsabile della creazione e della distruzione dell oggetto si realizza mediante un puntatore al contenuto il coordinatore dell aggregazione deve: Creare oggetto contenuto Definire e inizializzare un puntatore ad esso Costruire oggetto contenitore passando puntatore al contenuto

2 Relazioni tra oggetti e classi : Composizione Relazioni tra oggetti e classi : esempio di Aggregazione Contenimento stretto l oggetto contenuto non ha una vita propria l oggetto contenitore è responsabile della costruzione e distruzione si realizza con un oggetto contenuto interno al contenitore il coordinatore della composizione deve: creare l oggetto contenitore fornire valori all oggetto contenuto il compilatore richiama il costruttore e il distruttore del contenuto Carrozzeria num_matricola : int colore : string modello : string marca : string potenza : int Accendi ( ) num_valvole : int cilindrata : int classe contenitore Ruota diametro : int marca_pneum : string Avvia ( ) Relazioni tra oggetti e classi : Aggregazione Relazioni tra oggetti e classi : esempio di Aggregazione + molteplicità Nel grafico precedente vi è la presenza di tre associazioni lasche, in quanto la ruota, il motore e la carrozzeria hanno vita propria anche se esse non sono integrate per formare un'automobile. modello : string marca : string potenza : int classe contenitore Questo grafico si puo arricchire aggiungendo la specifica della molteplicità. Grazie a tali numeri posti nei pressi della freccia che indica l'aggregazione, indichiamo di quante occorrenze necessitiamo di una classe per ogni aggregazione quando vogliamo indicare molte occorrenze utilizzeremo il simbolo '*'. 1 Carrozzeria 1 Accendi ( ) Ruota num_matricola : int colore : string num_valvole : int cilindrata : int diametro : int marca_pneum : string Avvia ( )

3 Confronto tra contenimento e derivazione Relazioni tra oggetti e classi : Associazione Consideriamo i due casi: La classe B contiene la classe A (contenimento) La classe B è derivata dalla classe A (ereditarietà) In entrambi i casi l oggetto B contiene l oggetto A Interfacce: Contenimento: l interfaccia di A e B indipendenti Derivazione: interfaccia di B comprende quella di A Ereditarietà più forte del contenimento: B può eseguire overriding delle funzioni di A Un puntatore a B può essere assegnato a puntatore a A Un oggetto B può essere assegnato ad un oggetto A L'associazione fra una o più classi permette di esprimere i legami che ci sono fra di esse. E' caratterizzata da: un nome una molteplicità una direzione La molteplicità ha lo stesso significato visto in precedenza. Se l'associazione è realizzata con un unione senza freccia, indica che è bidirezionale; in caso contrario il verso della freccia indica il senso di lettura dell'associazione Relazioni tra oggetti e classi : Associazione - esempio Relazioni tra oggetti e classi : Associazione La convenzione grafica da usare è la seguente: 1 0..* Persona possiede Descrive quante istanze di una classe possono relazionarsi ad una singola istanza della classe associata Simboli terminatori: 1 uno e solo uno 0..1 zero o uno (opzionale) M..N da M a N * 0 o più (molti) 0..* 0 o più (molti) 1..* 1 o più (molti)

4 Regole per passare da UML a C++ Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Una volta sviluppati un certo numero di diagrammi UML, per la descrizione del nostro progetto, bisogna passare alla fase di traduzione in C++ In generale gli strumenti CASE (Computer Aided Software Engeneering), sono in grado di costruire da soli lo scheletro del nostro prodotto a partire dai nostri grafici In alcuni casi lo strumento CASE puo fare degli errori è necessario sapere come affrontare tale traduzione anche manualmente Gerarchia di Generalizzazione (Specializzazione) Questa gerarchia implica la presenza di una classe Base che funziona da interfaccia generale, ovvero in essa sono presenti gli attributi e i metodi comuni a tutte le classi che da esse deriveranno, le quali a loro volta conterranno ulteriori attributi e metodi con i quali sarà possibile specializzare (ereditarietà+polimorfismo) la classe Base. La codifica di tale gerarchia è stata già vista nelle lezioni precedenti Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) class Base { void f1(); virtual void f2() = 0; virtual void f3(); protected: void f4(); // variabili membro class Derivata:public Base { void f2(); void f3(); void f5(); protected: // variabili membro Classe Base Base::f1() è una funzione direttamente richiamabile dall'utente, in quanto contenuta nella parte public della classe base Base::f2() DEVE essere ridefinita in TUTTE le classi derivate poichè essa è una funzione virtuale pura, ovvero è una funzione che deve essere specializzata, quindi essa non risulta essere utilizzabile dall'utente della classe Base Base::f3() al contrario della precedente questa funzione PUO' essere specializzata da classi derivate ma non lo deve essere necessariamente, in quanto essa è una funzione virtuale NON pura Base::f4() questa funzione può essere richiamata per funzionalità comuni a classi derivate in quanto essa è inserita nella parte protected della classe, ciò implica che tale funzione verrà automaticamente ereditata da tutte le classi figlie. Insieme alla funzione f4() vengono ereditati dai figli anche tutte le variabili membro che sono qui contenute

5 Regole per passare da UML a C++ (specializzazione) Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Classe Derivata Derivata::f2() è la ridefinizione della funzione virtuale pura presente nella classe Base Derivata::f3() è l'eventuale ridefinizione della funzione virtuale NON pura. Anche in questo caso nella parte protected della classe andranno messe le variabili membro proprie di quella specializzazione, così che si possa creare una nuova gerarchia di specializzazione Derivata::f5() è la definizione di un nuovo metodo specifico della classe Derivata Aggregazione Contenimento lasco modello : string marca : string potenza : int fcontenitore ( ) num_valvole : int cilindrata : int fcontenuto ( ) Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Contenuto class { ( ); void fcontenuto( ); private: // variabili membro ::( ) è il costruttore della classe ::fcontenuto( ) è una funzione pubblica della classe nella parte privata vanno inserite le variabili membro della classe Contenitore #include.h class { private: * c; (* q):c(q){ void fcontenitore( ) { c -> fcontenuto( ); /* serve per inserire all interno della classe la classe */ // puntatore alla classe (* q):c(q){ è il costruttore della classe il quale usa il costruttore della classe a mezzo del puntatore precedentemente dichiaratoviene inizializzato il puntatore c all indirizzo dell oggetto puntato da q appartenente alla classe ::fcontenitore() è una funzione appartenente alla classe c -> fcontenuto(); permette di utilizzare la funzione membro fcontenuto() di all'interno della classe

6 Regole per passare da UML a C++ (aggregazione) Regole per passare da UML a C++ (composizione) Una volta effettuato ciò l'utente della classe Contenitore deve: 1. creare l'oggetto contenuto 2. definire e inizializzare un puntatore ad esso 3. costruire l'oggetto contenitore passandogli il puntatore al contenuto Composizione modello : string marca : string potenza : int int main( ) { c(lista valori iniziali); * ptr=&c; A(ptr); A.fcontenitore(); /* tale chiamata opera su un oggetto contenitore e indirettamente sul contenuto */ } Contenimento stretto fcontenitore ( ) num_valvole : int cilindrata : int fcontenuto ( ) Regole per passare da UML a C++ (composizione) Regole per passare da UML a C++ (associazione) Associazione tra classi è come se avessimo una classe all interno di un altra classe bisogna aggiungere una variabile membro alla classe di tipo implementare il costruttore del in modo da richiamare il costruttore dell Per realizzare l'associazione abbiamo bisogno di un metodo che colleghi entrambe le classi mediante l'uso dei puntatori, in quanto non ci basta utilizzare il costruttore di una classe poichè non funzionerebbe nel caso in cui l'associazione fosse binaria. All'utente toccherà quindi: 1.creare le due istanze degli oggetti 2.Collegare le due classi con il metodo apposito passandogli i puntatori

7 Regole per passare da UML a C++ (associazione) Regole per passare da UML a C++ (associazione) Associazione 1 a 1 bidirezionale Ogni classe ha un metodo collegati al partner Esso rappresenta una associazione bidirezionale uno a uno, il che significa che i ruoli dell'associazione sono differenti a seconda della classe che stiamo usando. Classe A ruolo A ruolo B Classe B class A { private: B* ruolo_b; // lista di inizializzazione per B collega(b* ptr): ruolo_b(ptr){ } } class B { private: A* ruolo_a; //lista di inizializzazione per A collega(a* ptr): ruolo_a(ptr){ } } void main() { A a; // crea oggetto a B b; // crea oggetto b // collega i due oggetti a.collega(&b); b.collega(&a); } Regole per passare da UML a C++ (associazione) Classi astratte Associazione 1 a molti Tale tipo di associazione non differisce da quello precedente, l'unica differenza è che dal lato ove compare 1 come molteplicità, bisogna gestire una lista di puntatori all'altro tipo di oggetto lista statica di puntatori se si conosce il numero massimo di oggetti, altrimenti una lista dinamica Si definisce Classe astratta una classe che non può avere istanze. Nei diagrammi UML, una classe astratta viene rappresentata scrivendone il nome in corsivo. E una estensione del concetto di generalizzazione; la superclasse è completamente generica, dal momento che non contiene l implementazione di nessun metodo: l implementazione è a carico delle classi derivate. Nota bene: le classi derivate devono implementare i metodi definiti nella classe astratta!

8 Caso di studio di un progetto con UML Compilazione condizionale Analisi del progetto d anno dello studente Fabio Stroppa argomenti.txt Nel caso in cui includiamo per sbaglio piu volte lo stesso file header.h, possono comparire degli errori in fase di compilazione perchè possono essere ridefiniti alcuni attributi/metodi delle nostri classi La soluzione ci e` fornita dal precompilatore stesso ed e` nota come compilazione condizionale consiste cioe` nello specificare quando includere o meno determinate porzioni di codice Per far cio` ci si avvale delle direttive: #ifndef SIMBOLO // per verificare se il simbolo è già definito #define SIMBOLO // per definire un simbolo // codice... #endif // fine della direttiva condizionale Compilazione condizionale : esempio Analisi degli esercizi risolti dagli studenti // Contenuto del file automezzo.h #ifndef AUTOMEZZO_H #define AUTOMEZZO_H class automezzo { int valore; automezzi(); char nome; void setvalore(int); int getvalore(); #endif Analisi degli esercizi risolti dagli studenti (esercizi su compagnia telefonica, diplomati scuola) 31 32

9 Esercizio n.1 Un negozio noleggia CD musicali (100) e film in DVD (200 DVD). Per ogni articolo devono essere gestiti almeno i seguenti dati : codice, titolo, autore, costo. Per i CD musicali viene inoltre memorizzato il numero dei brani, mentre per i DVD la lunghezza in minuti del film. Le classi hanno i metodi per gestire gli attributi (get & set). Creare una classe base denominata Articolo e due classi derivate denominate CD e DVD. Implementare le seguente funzionalità con allocazione statica: 1. visualizzazione del CD e del DVD con costo di noleggio maggiore 2. ordinamento degli array di oggetti CD e DVD in ordine decrescente di costo di noleggio 3. realizzare l esercizio utilizzando l allocazione dinamica anzichè quella statica 4. realizzare l esercizio utilizzando il binding dinamico per il metodo stampa() di cui si fa l overriding nelle classi derivate e che permette la stampa dei dati del singolo articolo 33