PDF de programación - Parte I: Programación en Ada - 6. Abstracción de tipos mediante unidades genéricas

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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6.1. Introducción

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La abstracción de tipos es un requisito esencial para escribir
software reutilizable.

Se puede implementar en Ada mediante módulos genéricos:
• El módulo genérico es una plantilla en la que unos

parámetros genéricos quedan indeterminados.

• Los parámetros genéricos pueden ser tipos de datos,

valores, subprogramas, y paquetes.

• Un módulo genérico puede ser un procedimiento, función,

o paquete.

• Para usar un módulo genérico éste debe instanciarse,

indicando qué parámetros concretos se usarán.

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Ejemplo

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package Conjuntos is
subtype Elemento is String(1..20);
type Conjunto is private;

function Vacio return Conjunto;
procedure Inserta (E : Elemento;
C : in out Conjunto);
procedure Extrae (E : Elemento;
C : in out Conjunto);
-- pertenencia
function "<" (E: Elemento; C: Conjunto) return Boolean;
function "+" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Unión
function "*" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Intersección
function "-" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Diferencia
function "<" (X,Y : Conjunto) return Boolean; -- Inclusión
No_Cabe : exception;
private
Max_Elementos : constant Integer:=100;
type Conjunto is ...;
end Conjuntos;

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Comentarios sobre el ejemplo

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• Para hacer un conjunto de otro tipo de datos, hay que

reescribir el paquete, cambiando el tipo Elemento

• Si el tipo Elemento está declarado en un paquete externo y

se desea hacer conjuntos de dos o más tipos diferentes,
también será necesaria la modificación del módulo.

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6.2. Paquetes Genéricos

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La solución para hacer los conjuntos independientes del tipo
“Elemento” es la utilización de paquetes genéricos:

generic
type Elemento is private;

package Conjuntos is
type Conjunto is private;

-- todo igual que antes

end Conjuntos;

Para usar esta unidad es preciso instanciarla, indicando el
tipo de dato que se va a usar

package Conjuntos_Reales is new Conjuntos (Float);
package Conjuntos_Enteros is new Conjuntos (Integer);

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Paquetes genéricos (cont.)

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La unidad genérica Conjuntos es reutilizable
• es independiente del tipo de dato almacenado

Un módulo genérico también se puede hacer independiente
de un valor.
• Por ejemplo, el módulo anterior tenía una limitación de 100

elementos

• Esta limitación se puede eliminar del siguiente modo:

generic
Max_Elementos : Integer;
type Elemento is private;
package Conjuntos is

-- igual que antes, sin la constante Max_Elementos

end Conjuntos;

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Paquetes genéricos (cont.)

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La declaración de esta unidad para 500 números reales y para
300 números enteros:

package Conjuntos_Reales is new Conjuntos (500,Float);
package Conjuntos_Enteros is new Conjuntos (300,Integer);

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6.3. Subprogramas genéricos

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Los subprogramas genéricos necesitan una especificación
separada del cuerpo

Especificación (fichero intercambia.ads)

generic
type Dato is private;
procedure Intercambia (A,B : in out Dato);

Cuerpo (fichero intercambia.adb)

procedure Intercambia (A,B : in out Dato) is
Temp : Dato:=A;
begin
A:=B;
B:=Temp;
end Intercambia;

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Subprogramas genéricos
(cont.)

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Instanciación:

with Intercambia;
procedure Prueba is
procedure Intercambia_Enteros is new Intercambia(Integer);

A : Integer:=...;
B : Integer:=...;
begin
...
Intercambia_Enteros(A,B);
end Prueba;

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6.4. Tipos como Parámetros
Genéricos

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Tipos discretos (enteros, enumerados, o caracteres):

- type T is (<>);

Tipos enteros:

- type T is range <>;

Tipos reales:

- type T is digits <>;

Cualquier tipo:

- type T is private;

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Ejemplo: conjuntos genéricos
de elementos discretos

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generic
type Elemento is (<>);
package Conjuntos_Discretos is
type Conjunto is private;

function Vacio return Conjunto;
procedure Inserta (E : Elemento; C : in out Conjunto);
procedure Extrae (E : Elemento; C : in out Conjunto);
-- pertenencia
function "<" (E: Elemento; C: Conjunto) return Boolean;
function "+" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Unión
function "*" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Intersección
function "-" (X,Y : Conjunto) return Conjunto; -- Diferencia
function "<" (X,Y : Conjunto) return Boolean; -- Inclusión

No_Cabe : exception;
private
type Conjunto is array (Elemento) of Boolean;
end Conjuntos_Discretos;

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Ejemplo (cont.)

Ejemplo de instanciación:

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type Color is (Rojo, Verde, Amarillo, Azul);
package Colores is new Conjuntos_Discretos(Color);
use Colores;

Comentarios
• Si el tipo Elemento no fuese discreto no se podría usar

como índice de un array

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6.5. Subprogramas como
Parámetros Genéricos

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Se puede incluir un subprograma como parámetro genérico
formal:

with procedure P (lista parámetros);
with function F (lista parámetros) return tipo;

Al instanciar la unidad genérica se debe incluir un parámetro
actual que sea un procedimiento con el mismo perfil (mismos
parámetros).

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Ejemplo

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Ejemplo de una función que permite calcular la integral de
cualquier función real

Especificación

generic
Num_intervalos : Positive;
with function F(X : Float) return Float;
function Integral (A,B : Float) return Float;

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Ejemplo (cont.)

Cuerpo

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function Integral (A,B : Float) return Float is
Delta_X : Float :=(B-A)/Float(Num_Intervalos);
X : Float :=A+Delta_X/2.0;
Resultado : Float :=0.0;
begin
for i in 1..Num_Intervalos loop
Resultado:=Resultado+F(X)*Delta_X;
X := X+Delta_X;
end loop;
return Resultado;
end Integral;

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Ejemplo de Uso de Función
Genérica

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Ejemplo del cálculo de la integral de x2 entre 0.5 y 1.5:

with Integral, Ada.Text_IO, Ada.Float_Text_IO;
use Ada.Text_IO, Ada.Float_Text_IO;
procedure Prueba_Integral is

function Cuadrado (X : FLOAT) return Float is
begin
return X*X;
end Cuadrado;

function Integral_Cuad is new Integral(1000,Cuadrado);

begin
Put("Integral de x**2 entre 0.5 y 1.5: ");
Put(Integral_Cuad(0.5,1.5));
New_Line;
end Prueba_Integral;

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Otro ejemplo de instanciación

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Ejemplo del cálculo de la integral de log(x) entre 2.1 y 3.2:

with Integral, Ada.Text_IO, Ada.Float_Text_IO,
Ada.Numerics.Elementary_Functions;
use Ada.Text_IO, Ada.Float_Text_IO,
Ada.Numerics.Elementary_Functions;
procedure Prueba_Integral is

function Integral_Log is new Integral(1000,Log);

begin
Put("Integral de log(x) entre 2.1 y 3.2: ");
Put(Integral_Log(2.1,3.2));
Text_IO.New_Line;
end Prueba_Integral;

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6.6. Punteros a subprogramas

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En Ada 95 se prefiere para un caso como el de la función
integral el uso de punteros a subprogramas

La definición de un tipo puntero a subprograma es:

type nombre is access function (parámetros) return tipo;

type nombre is access procedure (parámetros);

Permite reemplazar en algunos casos a los subprogramas
usados como parámetros genéricos

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Ejemplo: Integral con
punteros

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type P_Func is access function