PDF de programación - Parte I: Programación en Ada - 3. Modularidad y programación orientada a objetos

Parte I: Programación en Ada

UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

1. Introducción a los computadores y su programación
2. Elementos básicos del lenguaje
3. Modularidad y programación orientada a objetos
4. Estructuras de datos dinámicas
5. Tratamiento de errores
6. Abstracción de tipos mediante unidades genéricas
7. Entrada/salida con ficheros
8. Herencia y polimorfismo
9. Programación concurrente y de tiempo real

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3.1. Diseño modular y
orientado a objetos

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El diseño modular es una técnica que viene usándose desde
hace mucho tiempo.

El problema es cómo partir en módulos independientes
• antes solía hacerse de acuerdo a criterios funcionales

(agrupar funciones similares)

Librería de
Gráficos

Estructuras de

Datos

Operaciones de
Operaciones de

Dibujar
Dibujar

Operaciones de
Modificación

...

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Partición con criterios
funcionales

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Inconvenientes
• Cada figura (objeto del espacio problema) reside en varios

módulos de programa
- por tanto estos módulos no son independientes

• Un cambio en el objeto del espacio problema implica

cambiar muchos módulos, y volverlos a probar

• Añadir nueva funcionalidad implica normalmente tocar

varios módulos, y volverlos a probar
- por ejemplo, añadir una figura nueva.

• En definitiva, el software es difícil de cambiar o extender y

poco reutilizable

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Diseño Orientado a Objetos

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Se puede utilizar otra aproximación a la partición en módulos:
• división orientada a objetos
• cada objeto del problema real que es preciso resolver es un

módulo del programa

• se encapsulan juntas la definición del objeto y todas sus

operaciones

El diseño de programas orientado a objetos pretende:
• simplificar la modificación y extensión del software,

haciendo que la mayor parte del mismo sea reutilizable
• además es más fácil de entender ya que existe relación
directa entre la estructura del software y la del problema

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Ejemplo de diseño orientado a
objetos

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Librería de
Librería de
Gráficos
Gráficos

Línea recta y
Línea recta y
sus operaciones
sus operaciones

Rectángulo y sus
Rectángulo y sus

operaciones
operaciones

Círculo y sus
Círculo y sus
operaciones
operaciones

...

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Ventajas

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Si el diseño es orientado al objeto:
• el cambio interno en un objeto afecta a un solo módulo
• en muchos casos, extender la funcionalidad no implica
modificar el software existente, sino sólo añadir nuevos
objetos

• el software es más reutilizable

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3.2. Concepto de clase y objeto

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Un objeto es un elemento de programa que se caracteriza por:
• atributos o campos: son datos contenidos en el objeto, y

que determinan su estado

• operaciones o métodos: son operaciones con las que
podemos solicitar información del objeto, o modificarla
- Están compuestas por secuencias de instrucciones que

operan con los atributos, y que pueden invocar
operaciones de otros objetos

Una clase representa una definición de un módulo de
programa, a partir de la cual se pueden crear muchos objetos
• Cada uno de estos objetos es una instancia de la clase

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Concepto de clase y objeto
(cont.)

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Se intenta siempre corresponder
los objetos de un programa con
objetos del problema que éste
resuelve.

Ejemplo: mostrar uno o varios
gráficos de funciones de una
variable.

Los gráficos representan una
clase de objetos.

Gráfico

Título
Puntos (X,Y) del gráfico
Número de puntos
Títulos de los ejes

Crear un gráfico nuevo
Añadir un punto
Pintar el gráfico
Poner el título

Cada gráfica individual
representa un objeto de la clase
“Gráfico”.

atributos

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operaciones

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Ejemplo

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with Plot_Windows; use Plot_Windows;

procedure Experimento is
Plot : Plot_Window_Type:=
Plot_Window("Experimento","Tiempo (s)","Temperatura (C)");
begin
Set_Graph_Title(Plot,"Exp. 7");
-- Anadir los puntos
Add_Point(Plot,0.0,20.4);
Add_Point(Plot,1.0,23.2);
Add_Point(Plot,2.0,24.8);
Add_Point(Plot,3.0,25.7);
Add_Point(Plot,4.0,26.1);
Add_Point(Plot,5.0,26.5);
-- Pintar el gráfico
Wait(Plot);
end Experimento;

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3.2. Paquetes Ada

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Motivación:
• Encapsular juntas declaraciones de constantes, tipos y

subprogramas

• Programación orientada a objetos: encapsulamiento de

clases con especificación de una interfaz visible, y
ocultando los detalles internos

Los paquetes Ada tienen dos partes:
• parte visible o especificación

- a su vez, tiene una parte no visible o privada

• cuerpo, con los detalles internos

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Declaración de paquetes

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Se ponen en la parte de declaraciones de un programa (o en
un fichero aparte como veremos más adelante)

Especificación

package Nombre is

declaraciones de datos y tipos;
declaraciones de tipos y constantes privadas;

declaraciones de cabeceras de subprogramas;
declaraciones de especificaciones de paquetes;
private
otras declaraciones necesarias más abajo;
declaraciones completas de los tipos y constantes privados
end Nombre;

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Declaración de paquetes
(cont.)

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Cuerpo

package body Nombre is

declaraciones de datos y subprogramas;
declaraciones de subprogramas y paquetes de la
especificación;
begin
instrucciones de inicialización;
end Nombre;

Las instrucciones de inicialización
• se ejecutan una sóla vez antes de que se use el paquete
• son opcionales (junto a su begin)
• sirven para inicializar variables declaradas en el paquete

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Uso de un paquete

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Uso de objetos de la parte visible de un paquete:
Paquete.objeto

Con cláusula use se puede usar el objeto directamente
use Paquete;

Con una cláusula use type se pueden usar los operadores de
un tipo directamente
use type Paquete.Tipo;

• Si no se hace, los operadores se tendrían que usar como

funciones:

c:=Paquete."+"(a,b); -- en lugar de c:=a+b;

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Ejemplo: Números complejos

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package Complejos is

type Complejo is private;

function Haz_Complejo (Re,Im : Float) return Complejo;

function Real(C : Complejo) return Float;
function Imag(C : Complejo) return Float;

function "+" (C1,C2 : Complejo) return Complejo;

function Image(C : Complejo) return String;

private

type Complejo is record
Re,Im : Float;
end record;

end Complejos;

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Ejemplo (cont.)

package body Complejos is

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function "+" (C1,C2 : Complejo) return Complejo is
begin
return (C1.Re+C2.Re,C1.Im+C2.Im);
end "+";

function Haz_Complejo (Re,Im : Float) return Complejo is
begin
return (Re,Im);
end Haz_Complejo;

function Imag (C : Complejo) return Float is
begin
return C.Im;
end Imag;

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Ejemplo (cont.)

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function Image (C : Complejo) return String is
begin
if C.Im>=0.0 then
return Float’Image(C.Re)&" + "&Float’Image(C.Im)&" J";
else
return Float’Image(C.Re)&" - "&Float’Image(abs C.Im)&" J";
end if;
end Image;

function Real (C : Complejo) return Float is
begin
return C.Re;
end Real;

end Complejos;

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Ejemplo de uso

with Complejos, Ada.Text_IO;
use Ada.Text_IO;
use type Complejos.Complejo;

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procedure Prueba_Complejos is
C1,C2,C3 : Complejos.Complejo;
begin
C1:=Complejos.Haz_Complejo(3.0,4.0);
C2:=Complejos.Haz_Complejo(5.0,-6.0);
Put_Line("C1="&Complejos.Image(C1));
Put_Line("C2="&Complejos.Image(C2));
C3:=C1+C2;
Put_Line("Parte real C3="&Float’Image(Complejos.Real(C3)));
Put_Line("Parte imag C3="&Float’Image(Complejos.Imag(C3)));
end Prueba_Complejos;

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3.3. Compilación separada

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En Ada se pueden compilar separadamente:
• subprogramas
• especificaciones de paquetes
• cuerpos de paquetes

Cada uno de ellos se llama “unidad de librería”

Para usar una unidad compilada separadamente se debe usar
una cláusula with.

El orden de compilación, en algunos compiladores, es
importante. En Gnat no