01-programmationorienteeobjet

8/12/2019 01-ProgrammationOrienteeObjet

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Licence Sciences, Technologies, Sant Universit de Perpignan Via DomitiaSemestre 5 (L3) - Mention Mathmatiques, Informatique Anne universitaire 2011/2012

Programmation Oriente Objet

Introduction la Programmation Oriente Objet... et son application au C++

Guillaume [email protected]

Universit de PerpignanVia Domitia

Guillaume Revy (Univ. de Perpignan Via Domitia) Introduction la Programmation Oriente Objet ... et son application au C++ 1/36
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/[email protected]://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_8/[email protected]


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Prrequis et organisation du cours

Prrequis: bonne connaissance enprogrammation Cet enalgorithmique

Organisation:

9h de cours

6 sances de 1.5h 21h de TD 14 sances de 1.5h

valuation:

20%

projet de programmation (seul ou en binme, vers octobre/novembre) 80% examen final (quelque part en dcembre/janvier)



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Rappels lmentaires de langage C la fonction principalemain

/ / h el lo . c

/ / I nc l us i on d es f ic h ie rs d e nt et es#include / / g e s t i on d es e n tr e es / s o r t ie s#include / / u t i l is a t io n d e s f o n c ti o ns m a t he m a ti q u es

/ / D e fi n it io n d e l a f on c ti on p r in c ip a lein tmain ( void ){

printf (" H el lo w or ld ! \ n"); / / A f f ic h ag e d e " H e ll o w or ld ! "return 0; / / p ar c on ve nt io n , " r e tu rn 0 " i n di qu e q u au cu ne

/ / e rr eu r n es t s u rv en ue}

$ > g cc - Wa ll - o h el lo h el lo . c

$ > . / he ll o

H el lo w or ld !

Remarques:

la fonctionmainest le point dentre du programme elle estindispensable

les instructions sont excutes dans lordre dapparition dans le programme



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Rappels lmentaires de langage C dclaration dune variable

/ / r ap pe l - v a ri a b le . c

#include

in tmain ( void ){

in t x1 ; / / D e cl a ra ti o n d e l e nt ie r x 1in t x2 = 18; / / D e cl a ra ti o n e t i n it i al i sa t io n de l e nt ie r x 2x1 = 17; / / A ff ec ta ti on de 17 a l en ti er x

printf (" Ma v al eu r e nt ie re x 1 v au t : % d .\ n ",x1 );printf (" Ma v al eu r e nt ie re x 2 v au t : % d .\ n ",x2 );

return 0;}

$ > g cc - W al l - o v a ri ab l es v a ri ab l es . c

$ > . / r ap pe l - v a ri a b leM a v al eu r e nt ie re x 1 v au t : 1 7.M a v al eu r e nt ie re x 2 v au t : 1 8.



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Rappels lmentaires de langage C fonction et passage de paramtres

/ / f o n ct i o ns . c

#include

in taddition_v1 ( in t a , in t b) // c = a + b{ in t c; c = a + b; return c; }

voidaddition_v2 ( in t a , in t b , in t c) // c = a + b

{ c = a + b; }

voidaddition_v3 ( in t a , in t b , in t *c) // c = a + b{ *c = a + b; }

in tmain ( void ){

in t x1 = 17 , x2 = 18;in t c_v1 = addition_v1 (x1 , x2 ); // x1 et x2 s on t p as se s p ar v al eu rsin t c_v2 = 0; addition_v2 (x1 ,x2 , c_v2 ); // c _v 2 es t pa ss e pa r va le urin t c_v3 ; addition_v3 (x1 ,x2 ,& c_v3 ); // c _v 3 e st p as se p ar a dr es se

printf (" Fi na le me nt c _v 1 = % d, c_v 2 = % d et c_ v3 = % d.\ n" ,c_v1 , c_v2 , c_v3 );

return 0;}



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Rappels lmentaires de langage C fonction et passage de paramtres

/ / f o n ct i o ns . c

/ / . ..in tmain ( void ){

in t x1 = 17 , x2 = 18;in t c_v1 = addition_v1 (x1 , x2 ); // x1 et x2 s on t p as se s p ar v al eu rsin t c_v2 = 0; addition_v2 (x1 ,x2 , c_v2 ); // c _v 2 es t pa ss e pa r va le urin t c_v3 ; addition_v3 (x1 ,x2 ,& c_v3 ); // c _v 3 e st p as se p ar a dr es se

printf (" Fi na le me nt c _v 1 = % d, c_v 2 = % d et c_ v3 = % d.\ n" ,c_v1 , c_v2 , c_v3 );

return 0;}

$ > g cc - W al l - o f o nc ti o ns f o nc ti o ns . c

$ > . / f o n ct i o nsF in al em en t c _v 1 = 35 , c _v 2 = 0 et c_ v3 = 35.

Remarque:

une variable passe par valeur, nest pas modifie lextrieure de la fonction utilisation du passage par adresse (&c_v3)



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Et maintenant la Programmation Oriente Objet et le C++

Pour apprendre le langage C++, le point essentiel consiste se concentrer sur les

concepts et viter de se perdre dans les dtails techniques.B. Stroustrup,Le langage C++ - Edition spciale- 1.1.2 (2000)



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Plan du cours

1.Pourquoi la programmation oriente objet ?

2.Principes fondamentaux de la programmation oriente objet

3.lments de modlisation dun programme orient objet

4.Quelques lments importants du C++

5.Premiers exemples de programmes C++


Pourquoi la programmation oriente objet ?


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Plan du cours









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Quest ce que la programmation oriente objet ?

Programmation Oriente Objet(POO) : paradigme de programmationinformatique

labor par Alan Kay, dans les annes 70

dfinition et interactions de briques logicielles objets

Un objet = un concept, une ide ou une entit du monde physique

par exemple: une voiture, un tudiant, ...

possde une structure interne et un comportement

Quelques langages objets: C++, Java, Ada, PHP, Python, ...




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q p g j


Depuis plusieurs annes :

le matriel de moins en moins cher, et de plus en plus puissant

le dveloppement dapplications de plus en plus performantes et complexes

Lecot des dpenses informatiques principalementcot des logiciels

program

matio

nproced

urale

co

utde

lapplication

taille de lapplication

cot du logiciel de plus en plus lev

en programmation procdurale : cot du logiciel croit demanire exponentielle avec la complexit de lapplication




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Depuis plusieurs annes :

le matriel de moins en moins cher, et de plus en plus puissant

le dveloppement dapplications de plus en plus performantes et complexes

Lecot des dpenses informatiques principalementcot des logiciels

program

matio

nproced

urale

coutde

lapplication


cot du logiciel de plus en plus lev

en programmation procdurale : cot du logiciel croit demanire exponentielle avec la complexit de lapplication

Objectifs de la programmation oriente objet:

diminuer le cot du logiciel

augmenter sa dure de vie, sa rutilisabilit et sa facilit de maintenance




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Programmation oriente objet : modlisation directe dobjets du monde rels

de trs nombreux reprsentants dun tout petit nombre de concepts diffrents

exploiter cette redondance petites entits informatiques




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Programmation oriente objet : modlisation directe dobjets du monde rels

de trs nombreux reprsentants dun tout petit nombre de concepts diffrents

exploiter cette redondance petites entits informatiques

Rduction de limpact dune modification/extension dune partie dun programme

confinement dans de petites units qui ont peu de contact avec lextrieure =objets




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Finalement, un programme objet = production dun ensemble dobjets sparation de linterface et de limplantation de ce que fait lobjet

accs un objet (et ces donnes) se fait uniquement via linterface de haut (fournitaux clients, par exemple)

progra

mmati

onori

enteeobjet

coutdel

application


Inversion de la courbe dvolution du cot du logiciel

le dveloppement dune petite application gros effort par contre, son extension effort faible


Principes fondamentaux de la programmation oriente objet


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Plan du cours









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La notion dobjet

Un objet = un concept, une ide ou une entit du monde physique voiture, personne, tudiant, animal, fentre graphique, forme gomtrique, ...

Dans un programme, un objet sapparente une variable

Un objet est caractris par trois notions

lesattributs: donnes de lobjet / variable quil contient et reprsentant son tat

lesmthodes(fonctions membres) : caractrise son comportement, lensemble desactions que lobjet peut ralsier, accs/modification des donnes

uneidentit, qui permet de le distinguer de manire unique des autres objets,indpendamment de son tat




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La notion de classe

Une classe = lastructure dun objet elle dfinit son type

dclaration de lensemble des entits qui composeront un objet

Un objet est donc issu dune classe on dit quun objet est une instance (ou une occurrence) dune classe

on parle dinstanciationde classe




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La notion de classe

Une classe = lastructure dun objet elle dfinit son type

dclaration de lensemble des entits qui composeront un objet

Un objet est donc issu dune classe on dit quun objet est une instance (ou une occurrence) dune classe

on parle dinstanciationde classe

Une classe est compose de deux parties :

les attributs (donnes membres)

les mthodes (fonctions membres)




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Exemple de classe et dobjet

Dfinition dune classePersonne

(on verra plus tard le formalisme utilis ici)

dfinition dun typePersonne

regroupe les proprits communues aux

personnes : caractristiques (attributs) etcomportement (mthodes)




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Exemple de classe et dobjet

Dfinition dune classePersonne

(on verra plus tard le formalisme utilis ici)

dfinition dun typePersonne

regroupe les proprits communues aux

personnes : caractristiques (attributs) etcomportement (mthodes)

Instanciation dun objet de typePersonne

affectation dune valeur chaque attribut possibilit dagir, via les mthodes




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Les trois grands principes de la POO

Encapsulation rassembler les donnes et mthodes au sein dune structure

en cachant limplantation de lobjet ( lutilisateur, au moins) protection de laccs aux donnes mcanisme daccs / modification

augmentation la scurit dune application

facilit de maintenance de lapplication




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Hritage permettre la cration dune classe partir dune classe existante la classedrive(fille) contientsous certaines conditionsles attributs et les

mthodes de la classemre(super-classe)

permet ainsi la rutilisation de code

plusieurs types dhritage : public, protg, ou priv




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Hritage permettre la cration dune classe partir dune classe existante la classedrive(fille) contientsous certaines conditionsles attributs et les

mthodes de la classemre(super-classe)

permet ainsi la rutilisation de code

plusieurs types dhritage : public, protg, ou priv

Polymorphisme permettre de redfinir dans une classe drive les mthodesdont elle hrite de sa classe mre

une mme mthode possde alors plusieurs formes


lments de modlisation dun programme orient objet


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Plan du cours









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UML - Unified Modeling Language

UML = langage de modlisation graphique base de pictogrammes

annes 90 : fusion des langages de modlisation objet : Booch, OMT, OOSE

apparition dans le cadre de la conception oriente objet

ensemble de diagrammes (de classes, dobjets, ...), permettant de modliser les

aspects statiques et dynamiques dune application 1997 : normalisation par lOMG (Object Management Group) 05/2010 : UML 2.3




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UML - Unified Modeling Language

UML = langage de modlisation graphique base de pictogrammes

annes 90 : fusion des langages de modlisation objet : Booch, OMT, OOSE

apparition dans le cadre de la conception oriente objet

ensemble de diagrammes (de classes, dobjets, ...), permettant de modliser les

aspects statiques et dynamiques dune application 1997 : normalisation par lOMG (Object Management Group) 05/2010 : UML 2.3

Dans le cadre de ce cours : utilisation principalement desdiagrammes de classes

reprsenter les classes dun systme et les interactions entre elles




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Reprsentation dune classe

Reprenons la classePersonneprcdente

encapsulation dfinition des mthodes accessibles lextrieure de la classe= mthodespubliques




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Reprsentation dune classe

Reprenons la classePersonneprcdente

encapsulation dfinition des mthodes accessibles lextrieure de la classe= mthodespubliques

Visibilit des attributs / mthodes

privs

# protgs

+ publics




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Relation dhritage

Intrt de lhritage :

transfertdes proprits dune classe mre vers lesclasses filles

gnralisation: factorisation de classes en regroupantdes proprits communes

spcialisation: ajout dattributs et mthodes

Hritage public en C++ le plus utilis

+ accessibles par tous

accessibles de la classe elle-mme uniquement

# accessibles de la classe elle-mme et des classesdrives



R l i d i i d i i d i


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Relation dassociation, de composition et dagrgation

Association exprime une liaison smantique bidirectionnelle entre deux classes

Les cardinalits expriment le nombre dinstances associes un livre appartient une et une seul personne

une personne possde aucun livre ou plusieurs



R l ti d i ti d iti t d ti


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Agrgation/Composition: relation entre classes, indiquant que les instances dune

classe sont les composants dune autre





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Agrgation exprime une relation decomposition faible

les objets agrgs ont une dure de vieindpendantede celle de lagrgat





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Agrgation exprime une relation decomposition faible

les objets agrgs ont une dure de vieindpendantede celle de lagrgat

Composition exprime une relation decomposition forte

les objets agrgs ont une dure de viedpendantede celle de lagrgat


Quelques lments importants du C++

Plan du cours


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Plan du cours








Petite histoire du C++


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Petite histoire du C++

Annes 80 : mise au point du langage C++ parBjarne Stroustrup(Bell labs)

Extension du langage C, mis au point par Ritchie et Kernighan (annes 70)

ajout de lapproche oriente objet C++ C with classes(C avec des classes)

1998 : normalisation par lISO (International Organization for Standardization)

dernire normalisation : 2003



Fonctionnalits introduites par C++


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Fonctionnalits introduites par C++

Les oprateursnewet deletepour la gestion dallocation mmoire

Les types de donnes bool(boolen), etstring(chane de caractres)

Le mot cl constpour dfinir des constantes

Lesrfrences

Les paramtres par dfaut dans les fonctions

Les classes, ainsi que tout ce qui y est li (hritage, fonctions membres, ...)

Les rfrentiels lexicaux (espace de noms) et loprateur de rsolution ::

La surcharge des oprateurs

Les patrons (outemplates)

La gestion dexceptions

...



Dfinition dentits constantes avec le mot cl const


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Dfinition d entits constantes avec le mot cl const

En C++, le mot cl constpermet lutilisateur de dfinir des entits constantes(fonctions/variables)

leur valeur ne pourra pas tre modifie directement

elles doivent treinitialises la dclaration

exemple: la plupart des paramtres de fonctions sont lus, mais pas modifis

c o ns t i nt model = 90; / / m od el e st u ne c on st an te = 90

c o ns t i nt v [ ] = { 1 ,2 , 3 ,4 }; / / v [i ] e st u ne c on st an te

c o ns t i nt x; / / E RR EU R : x d oi t e tr e i ni t ia l is e



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Les pointeurs et les constantes


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Le mot clconstpeut tre utilis pour :

dclarer un pointeur sur un objet constant (int const * xouconst int * x)

dclarer un pointeur constant sur un objet (int * const x)

Exemple 1: pointeur vers une valeur constante

c o ns t c h ar * ms g = " e x em pl e d e m es sa ge c o ns ta nt " ;

* ms g = E ; // E RR EU R : m o di f ic a ti o n i nt er di te , c ar l a v al eu r p o in te e n e// peut etre modifiee

ms g = "modiciation"; / / O K : m od if ic at io n de l ob je t p oi nt e , et n on de// sa valeur





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Exemple 2: pointeur constant vers un objet non constant

char * const ms g = " e xe m pl e d e p o i nt e ur c o n st a nt " ;

ms g = "Test"; / / E RR EU R : m od i fi ca t io n i nt er di t , c ar l o bj et s ur l eq ue l// le pointeur pointe ne peut pas etre modifie

* ms g = E ; / / O K : l e c o nt en u de l ob je t p eu t e t re m od if ie





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Remarque 1: Ladresse dune variable peut tre attribue un pointeur de

constante. Par contre, ladresse dune constante ne peut pas tre attribue unpointeur sur lequel aucune restriction ne sapplique (cette opration autoriserait lechangement de la valeur de lobjet).

in t x = 1;c o ns t i nt y = 2;

c o ns t i nt * pt 1 = &x; // OKc o ns t i nt * pt 2 = &y; // OK

in t * pt 3 = &y; / / ER RE UR : on p ou rr ai t si no n mo di fi er y (* p t3 = 17 )





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Remarque 2: Un pointeur dfini comme pointeur sur une variableconstne peut

pas tre utilis pour modifier une variable, mme si ceux-ci peuvent pointer surdes variables non-const.

in t x = 17;c o ns t i nt * pt x = &x;

* pt x = 18; / / E RR EU R : on ne p eu t m od if ie r l ob je t p oi nt e p ar ptx ,

// bien que x soit modifiable



Les rfrences en C++


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Les rfrences en C++

En C++, unerfrncepermet de dfinir unaliassur une variable, fournit uneautre nom pour une variable :X&signifierfrence X.

Une rfrence sutilise comme une variable. Pour garantir sa validit, elle doit treinitialise.

in t x = 17;in t & ref1 = x; / / OK : re f1 et x fo nt ma in te na nt r ef er en ce au me me in t

in t & ref2 ; / / E RR EU R : r ef 2 d oi t e tr e i ni t ia l is e



Les rfrences en C++


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En C++, unerfrncepermet de dfinir unaliassur une variable, fournit uneautre nom pour une variable :X&signifierfrence X.

Une rfrence sutilise comme une variable. Pour garantir sa validit, elle doit treinitialise.

in t x = 17;in t & ref1 = x; / / OK : re f1 et x fo nt ma in te na nt r ef er en ce au me me in t

in t & ref2 ; / / E RR EU R : r ef 2 d oi t e tr e i ni t ia l is e

Les rfrences sont principalement utilises pour la spcification des argumentset des valeurs renvoyes pour les fonctions

in t fo o ( in t & x){ x = x + 1; }

in tmain ( void ){

in t x = 16;fo o (x); // a la sortie de foo : x = 17

}



Les rfrences et les constantes


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Une rfrence non-constante de typeT&doit tre initialise avec un objetnon-constant de typeT(une variable, par exemple).

c o ns t i nt x = 17;in t y = 2 01 1;

in t & ref1 = x; / / E RR EU R : x n es t p as u ne va ri ab le non - c o ns ta nt ein t & ref2 = 17; / / E RR EU R : 17 n es t p as un ob je t non - c o ns ta nt

in t & ref3 = y; / / OK : y e st un e v ar ia bl e non - c o ns ta nt e de ty pe in t



Les rfrences et les constantes


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Une rfrence non-constante de typeT&doit tre initialise avec un objetnon-constant de typeT(une variable, par exemple).

c o ns t i nt x = 17;in t y = 2 01 1;

in t & ref1 = x; / / E RR EU R : x n es t p as u ne va ri ab le non - c o ns ta nt ein t & ref2 = 17; / / E RR EU R : 17 n es t p as un ob je t non - c o ns ta nt

in t & ref3 = y; / / OK : y e st un e v ar ia bl e non - c o ns ta nt e de ty pe in t

Une rfrence constante (ouconst-rfrence) de typeconst T&peut treinitialise avec un objet non-constant de type Tou constant de typeconst T.

c o ns t i nt x = 17;

in t y = 2 01 1;

c o ns t i nt & ref1 = x; / / O K : x e st p as u ne v ar ia bl e c on st an te ( c on st i nt )c o ns t i nt & ref2 = 17; // OK : 17 est pas un o bj et c on st an t

c o ns t i nt & ref3 = y; / / O K : y e st u ne v ar ia bl e n on - c o ns ta nt e de t yp e i n t


Premiers exemples de programmes C++

Plan du cours


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Modlisation dun point du plan 2D


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On souhaite modliser unpointdu plan 2D un point est caractris par ses coordonnes (x,y) dans le plan

et il peut tre affich (au moins ses coordonnes, dans un premier temps) ettranslat.





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On doit pouvoir galement : linitialiser,

et accder / modifier ses coordonnes.





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On doit pouvoir galement : linitialiser,

et accder / modifier ses coordonnes.

Remarque

attributs = privs

mthodes = publiques



Dclaration de la classe Point2D


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/ / P o in t 2 D . h pp

#ifndef __POINT2D_HPP__

#define __POINT2D_HPP__

class Point2D{

private :

float x , y;

public :

void init2d ( float , float );void translate2d ( float , float );

void print ( void );

float getX ( void );float getY ( void );

void setX ( float );void setY ( float );

}; // < -- -- A NE PAS O UB LI ER !!

#endif // __POINT2D_HPP__



Dfinition de la classe Point2D


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/ / P o in t 2D . c p p

#include / / i os t re am - > g es ti on d es e nt re es - s o rt ie s#include "Point2D.hpp"

void Point2D :: init2d ( float _x , float _y ){x = _x ;y = _y ;

}

void Point2D :: translate2d ( float _x , float _y ){x += _x ;y += _y ;

}

void Point2D :: print ( void ){st d :: cout


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Dclaration de deux points

un pointstatique (2.5,1.5)

un pointdynamique (17.3,15.1)

/ / c 1 - e x pl 1 . c pp

#include #include "Point2D.hpp"

in tmain ( void ){

P o in t 2D a; Point2D * b = n ew P o in t 2D () ; // a ll o ca t io n d yn a mi qu e d e b

a. init2d (2.5,1.5); b -> init2d (17.3,15.1);st d :: cout translate2d (1,1);st d :: cout


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Utilisation du compilateur GNU C++ (g++ 4.5) compilation spare

idalement (notamment dans vos TP/projet), utilisation dun makefile

$ > g + + - c P oi nt 2D . c pp$ > g + + - c c1 - e x pl 1 . cp p$ > g + + - o c1 - e x pl 1 c1 - e x pl 1 . o P oi nt 2D . o

$ > . / c1 - e x p l 1Avant translate(1,1)- - > P o in t 2D ( 2 .5 , 1 . 5 )- - > P o in t 2D ( 1 7. 3 , 1 5 .1 )Apres translate(1,1)

- - > P o in t 2D ( 3 .5 , 2 . 5 )- - > P o in t 2D ( 1 8. 3 , 1 6 .1 )



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Questions ?


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