ABSTRA

1
ABSTRAÇÃO

• processo de representar um grupo de entidades
  através de seus atributos comuns
• feita a abstração, cada entidade particular
  (instância) do grupo é considerada somente pelos
  seus atributos particulares
• os atributos comuns às entidades do grupo são
  desconsiderados (ficam "ocultos" ou "abstraídos")

2
ABSTRAÇÃO

• de processos
• de dados

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ABSTRAÇÃO DE PROCESSOS

• o conceito de abstração de processos é um dos
  mais antigos no projeto de linguagens
• absolutamente crucial para a programação
• historicamente anterior à abstração de dados
• todos os subprogramas são abstrações de processo
• exemplo chamadas sort(array1, len1),
  sort(array2, len2), ...

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MÓDULOS

• módulos são "containers" sintáticos contendo
  subprogramas e grupos de dados relacionados
  logicamente
• modularização processo de projetar os módulos de
  um programa
• a compreensão do programa pelos mantenedores
  seria impossível sem organização modularizada
• além disso, há um ponto crítico quando o projeto
  de um programa estende-se por milhares de linhas,
  recompilá-lo totalmente a cada atualização do
  código é absolutamente inviável - daí a
  necessidade de modularizá-lo

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ENCAPSULAMENTO

• um agrupamento de subprogramasdados que é
  compilado separada/independentemente chama-se uma
  unidade de compilação ou um encapsulamento
• um encapsulamento é portanto um sistema abstraído
  
• muitas vezes os encapsulamentos são colocados em
  bibliotecas
• exemplo encapsulamentos C (não são seguros
  porque não há verificação de tipos de dados em
  diferentes arquivos de encapsulamento)

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OBJETOS

• um tipo abstrato de dados é um encapsulamento que
  inclui somente um tipo específico de dado e os
  subprogramas que fornecem as operações para este
  tipo
• detalhes de implementação do tipo ficam ocultos
  das unidades fora do encapsulamento que o contém
• um objeto é uma variável (instância) de um tipo
  abstrato de dados, declarada por alguma unidade
• programação orientada a objetos consiste no uso
  de objetos no desenvolvimento do software

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EXEMPLO O PONTO-FLUTUANTE COMO TIPO ABSTRATO DE
DADOS

• embora o tipo ponto-flutuante esteja presente
  desde o início da programação, raramente nos
  referimos a ele como tipo abstrato de dados
• praticamente todas as linguagens permitem que se
  criem "objetos" do tipo ponto-flutuante
• observe que existe um conjunto de operações que
  são válidas para o tipo ponto-flutuante,
  exatamente como os métodos definidos para uma
  classe
• além disso, a ocultação da informação está
  presente o formato real dos dados é inacessível
  ao programador - isto é exatamente o que se
  espera de uma abstração
• isto é o que permite a portabilidade de um
  programa entre as implementações da linguagem
  para plataformas particulares

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TIPOS DE DADOS ABSTRATOS DEFINIDOS PELO USUÁRIO

• a definição do tipo e as operações sobre objetos
  do tipo estão contidas numa única unidade
  sintática
• outras unidades de programa podem ter permissão
  para criar variáveis do tipo definido
• a implementação do tipo não é visível pelas
  unidades de programa que usam o tipo
• as únicas operações possíveis sobre objetos do
  tipo são aquelas oferecidas na definição do tipo

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CLIENTES

• unidades de programa que utilizam um tipo
  abstrato chamam-se clientes daquele tipo
• a ocultação da representação do tipo abstrato é
  vantajoso para seus clientes o código no cliente
  não depende desta representação, e mudanças na
  representação não exigem mudanças nos clientes
  (mas se o protocolo de alguma operação for
  modificado, então é claro que os clientes
  precisam ser alterados)
• a ocultação aumenta a confiabilidade nenhum
  cliente pode interferir intencional ou
  acidentalmente na representação

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EXEMPLO UMA PILHA E SUAS OPERAÇÕES ABSTRATAS

• create(stack)
• destroy(stack)
• empty(stack)
• push(stack, elem)
• pop(stack)
• top(stack)
• create(STK1) STK1 é um objeto ou uma
  instância do tipo stack
• create(STK2) outra instância do tipo stack

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TIPOS DE DADOS ABSTRATOS EM C

• os tipos abstratos de dados em C são as
  chamadas classes
• as variáveis são declaradas como instâncias de
  classes
• classes do C são baseadas nas da SIMULA67 e no
  struct do C
• os dados definidos numa classe são os membros de
  dados

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FUNÇÕES-MEMBRO

• as funções definidas em uma classe são as
  funções-membro
• as funções-membro são compartilhadas por todas as
  instâncias de classe
• mas cada instância tem seu próprio conjunto de
  membros de dados
• uma função membro pode ter sua definição completa
  dentro da classe ("inlined") ou apenas seu
  cabeçalho

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TEMPO DE VIDA DAS CLASSES

• as instâncias de classe podem ser estáticas,
  stack-dinâmicas ou heap-dinâmicas, exatamente
  como variáveis do C
• as classes podem incluir membros de dados
  heap-dinâmicos, não obstante elas próprias não
  serem heap-dinâmicas

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OCULTAÇÃO DA INFORMAÇÃO EM C

• cláusula private para entidades ocultas na
  classe
• cláusula public para as entidades visíveis aos
  clientes. Descreve a interface com objetos da
  classe
• cláusula protected relacionada com herança

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Construtores

• Funções-membro usadas para inicializar os membros
  de dados de um objeto recém-criado
• Também alocam membros de dados heap-dinâmicos
• Têm o mesmo nome da classe
• Pode-se sobrecarregar construtores
• Não têm tipo de retorno, não usam return

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Destrutores

• Implicitamente chamados quando se encerra o tempo
  de vida de um objeto
• Se um objeto é heap-dinâmico, será explicitamente
  desalocado com delete
• O destrutor pode conter chamadas delete para
  desalocar membros de dados heap-dinâmicos
• Nome do destrutor ltnome_da_classegt
• Não têm tipo de retorno, não usam return

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Exemplo

• include ltiostream.hgt
• class pilha
• private
• int ptr_pilha
• int tam_max
• int top_ptr
• public
• pilha( ) // um construtor
• ptr_pilha new int 100
• tam_max 99
• top_ptr -1

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Exemplo (continuação)
... pilha( ) // um destrutor delete
ptr_pilha void push ( int elem)
if (top_ptr tam_max) cout ltlt Erro -
pilha cheia\n else ptr_pilha top_ptr
elem void pop ( ) if (top_ptr
-1) cout ltlt Erro - pilha vazia\n else
top_ptr --
19
Exemplo (continuação)
... int top return ( ptr_pilhatop_ptr )
int empty return ( top_ptr -1 )
\\ fim da classe pilha Código no cliente
void main ( ) int top_one pilha stk
stk.push(42) stk.push(17) top_one
stk.top( ) stk.pop( ) ...
20
Avaliação das classes C

• As classes são tipos
• Não há construções de encapsulamento
  generalizadas
• Exemplo temos uma classe matriz e uma classe
  vetor, e precisamos multiplicar um objeto
  matriz por um objeto vetor.
• Em qual classe essa operação deve ser definida?

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Solução para matriz ? vetor

• class Matriz
• friend Vetor mult(const Matriz, const Vetor)
• ...
• class Vetor
• friend Vetor mult(const Matriz, const Vetor)
• ...
• Vetor mult(const Matriz m1, const Vetor v1)
• ..
• Se Matriz e Vetor pudessem ser definidas num
  único pacote, evitaríamos esta construção pouco
  natural.

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Java

• Suporte para tipos abstratos similar a C
• Todos os tipos de dados definidos pelo usuário
  são classes
• Todos os objetos são heap-dinâmicos e acessados
  por variáveis de referência
• Todos os subprogramas (métodos) em Java somente
  podem ser definidos em classes
• public e private são modificadores anexados às
  definições de métodos/variáveis

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Java

• Suporte para tipos abstratos similar a C
• Todos os tipos de dados definidos pelo usuário
  são classes
• Todos os objetos são heap-dinâmicos e acessados
  por variáveis de referência
• Todos os subprogramas (métodos) em Java somente
  podem ser definidos em classes
• public e private são modificadores anexados às
  definições de métodos/variáveis

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Pacotes Java

• Em C as classes são a única construção de
  encapsulamento
• Java inclui uma construção adicional os pacotes
• Pacotes podem conter mais de uma classe
• public e private são os chamados modificadores
• Os membros sem modificador (e os membros public)
  de uma classe são visíveis a todas as classes do
  mesmo pacote (escopo de pacote)
• Não há, portanto, necessidade de declarações
  friend explícitas em Java

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Exemplo
import java.io. class Pilha private int
ref_pilha private int tam_max, top_index
public Pilha( ) // um construtor ref_p
ilha new int 100 tam_max
99 top_index -1
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Exemplo (continuação)
... public void push ( int elem) if
(top_index tam_max) System.out.println(E
rro) else ref_pilha top_index
elem public void pop ( ) if
(top_index -1) System.out.println(Erro)
else --top_index public int top
return ( ref_pilhatop_index ) public
boolean empty return ( top_index -1 )
\\ fim da classe Pilha
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Exemplo (continuação) - uso da classe Pilha

• public class Testa_Pilha
• public static void main (String args)
• Pilha p1 new Pilha( )
• p1.push(42)
• p1.push(29)
• p1.pop( )
• p1.pop( )
• p1.pop( ) // Produz msg de erro
• ...
• Não há destrutor (eliminado pela coleta de lixo
  implícita em Java)
• Observe o uso de variável de referência em vez de
  ponteiro

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Classes parametrizadas em C

• Exemplo suponha que o método construtor para a
  classe pilha fosse
• pilha (int size )
• ptr_pilha new int size
• tam_max size-1
• top_ptr -1
• No cliente
• ... pilha(150) p1

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Classes genéricas em C
include ltiostream.hgt template lt class TIPO
gt class pilha private TIPO
ptr_pilha int tam_max int top_ptr
public pilha( ) // um
construtor ptr_pilha new TIPO
100 tam_max 99 top_ptr -1
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Classes genéricas em C (continuação)
pilha (int size ) // outro construtor
sobrecarregado ptr_pilha new TIPO
size tam_max size-1 top_ptr
-1 pilha( ) delete ptr_pilha void
push ( TIPO elem) if (top_ptr
tam_max) cout ltlt Erro - pilha
cheia\n else ptr_pilha top_ptr
elem void pop ( ) ...
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Classes genéricas em C (continuação)
... TIPO top return ( ptr_pilhatop_ptr )
int empty return ( top_ptr -1 )
\\ fim da classe pilha