Podstawy programowania obiektowego

Transkrypt

1 1/41 Podstawy programowania obiektowego wykład 5 dziedziczenie i wyjątki Dziedziczenie jest sposobem na utworzenie nowej klasy na podstawie klasy już istniejącej. Dziedziczenie tworzy szczególną (bardziej specyficzną) odmianę klasy istniejącej. Klasa istniejąca (z której dziedziczymy) nazywana jest klasą bazową. Nowa klasa (utworzona przez dziedziczenie) nazywana jest klasą pochodną. Relacja między klasą istniejącą (bardziej ogólną), a nową (specjalizowaną) wyraża się poprzez sformułowania: <klasa pochodna> jest szczególnym przypadkiem <klasy bazowej> <klasa pochodna> jest rodzajem <klasy bazowej> <klasa bazowa> jest uogólnieniem <klasy pochodnej>

2 2/41 Np.: Koło jest szczególnym przypadkiem figury Przesyłka polecona jest rodzajem przesyłki pocztowej Osoba jest uogólnieniem pracownika class Osoba class Figura class PrzesyłkaPocztowa class Pracownik : Osoba class Koło : Figura class PrzesyłkaPolecona : PrzesyłkaPocztowa

3 3/41 Klasa pochodna dziedziczy pola i metody klasy bazowej: class Osoba public string imię; public string nazwisko; public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba // pusto

4 Klasa pochodna dziedziczy pola i metody klasy bazowej: class Osoba public string imię; public string nazwisko; public override string ToString() return... class Pracownik : Osoba // pusto class Program static void Main(string[] args) Osoba os = new Osoba(); Jan Kowalski os.imię = "Jan"; os.nazwisko = "Kowalski"; Console.WriteLine(os.ToString()); Pracownik pr = new Pracownik(); pr.imię = "Piotr"; pr.nazwisko = "Nowak"; Console.WriteLine(pr.ToString()); Piotr Nowak 4/41

5 5/41 Klasa pochodna może dodać własne pola: class Osoba public string imię; public string nazwisko; public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba public double płaca;

6 6/41 Klasa pochodna może dodać własne pola: class Osoba public string imię; public string nazwisko; public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba public double płaca; class Program static void Main(string[] args) Pracownik pr = new Pracownik(); pr.imię = "Piotr"; pr.nazwisko = "Nowak"; Console.WriteLine(pr.ToString()); Piotr Nowak pr.płaca = ;

7 7/41 Klasa pochodna może dodać własne metody: class Osoba public string imię; public string nazwisko; public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba public double płaca; public void Wypłać() Console.WriteLine(imię + " " + nazwisko + " otrzymuje " + płaca + "zł");

8 Klasa pochodna może dodać własne metody: class Osoba... class Pracownik : Osoba public double płaca; public void Wypłać() Console.WriteLine(imię + " " + nazwisko + " otrzymuje " + płaca + "zł"); class Program static void Main(string[] args) Pracownik pr = new Pracownik(); Piotr Nowak pr.imię = "Piotr"; pr.nazwisko = "Nowak"; Console.WriteLine(pr.ToString()); pr.płaca = ; pr.wypłać(); Piotr Nowak otrzymuje zł 8/41

9 Klasa pochodna może nadpisać (przesłonić) metodę klasy bazowej: class Osoba... public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba... public override string ToString() return imię + " " + nazwisko + ": " + płaca; class Program static void Main(string[] args) Pracownik pr = new Pracownik(); pr.imię = "Piotr"; pr.nazwisko = "Nowak"; Piotr Nowak: pr.płaca = ; Console.WriteLine(pr.ToString()); 9/41

10 10/41 Klasa pochodna może nadpisać (przesłonić) metodę klasy bazowej. Poprzednia (odziedziczona) wersja metody nadal jest dostępna. Można się do niej odwołać przy pomocy słowa kluczowego base. class Osoba... public override string ToString() return imię + " " + nazwisko; class Pracownik : Osoba public override string ToString() return base.tostring() + ": " + płaca;

11 11/41 Do odziedziczonej wersji metody można się odwołać przy pomocy słowa kluczowego base. class Osoba... class Pracownik : Osoba public double płaca; public void Wypłać()... public override string ToString() return base.tostring() + ": " + płaca; class Program static void Main(string[] args) Pracownik pr = new Pracownik(); pr.imię = "Piotr"; pr.nazwisko = "Nowak"; Piotr Nowak: pr.płaca = ; Console.WriteLine(pr.ToString());

12 12/41 Klasa pochodna nie dziedziczy konstruktorów z klasy bazowej! class Osoba public string imię; public string nazwisko; public Osoba(string imię, string nazwisko) this.imię = imię; this.nazwisko = nazwisko; public override string ToString()... class Pracownik : Osoba public double płaca;... class Program static void Main(string[] args) Osoba os = new Osoba("Jan", "Kowalski"); Pracownik pr = new Pracownik("Piotr", "Nowak"); Błąd!

13 Klasa pochodna nie dziedziczy konstruktorów z klasy bazowej. class Osoba public string imię; public string nazwisko; public Osoba(string imię, string nazwisko)... public override string ToString()... class Pracownik : Osoba public double płaca; Musimy dostarczyć własny konstruktor public Pracownik(string im, string nazw, double płaca) this.imię = im; this.nazwisko = nazw; this.płaca = płaca;... class Program Nadal błąd? static void Main(string[] args) Osoba os = new Osoba("Jan", "Kowalski"); Pracownik pr = new Pracownik("Piotr", "Nowak", ); 13/41

14 14/41 Klasa pochodna to klasa bazowa plus dodatki (nowe pola, nowe metody). Obiekt klasy pochodnej jest to obiekt klasy bazowej z dodatkami (z nowymi polami, nowymi metodami). Wewnątrz obiektu klasy Pracownik znajduje się obiekt klasy Osoba. W momencie tworzenia obiektu klasy Pracownik najpierw musi być stworzony obiekt klasy Osoba: pr class Osoba public Osoba() Console.WriteLine("Tworzę osobę.");... class Pracownik : Osoba public Pracownik() Console.WriteLine("Tworzę pracownika."); Pracownik pr = new Pracownik(); Pracownik Osoba imię nazwisko Osoba(...) ToString() płaca Pracownik(...) Wypłać() ToString() Tworzę osobę. Tworzę pracownika.

15 15/41 W momencie tworzenia obiektu klasy pochodnej najpierw musi być wywołany konstruktor klasy bazowej. Jeśli konstruktor przyjmuje jakieś parametry, należy mu je przekazać. Służy do tego słowo kluczowe base. this Pracownik class Osoba base Osoba public string imię; imię public string nazwisko; nazwisko public Osoba(string imię, string nazwisko) Osoba(...) this.imię = imię; tostring() this.nazwisko = nazwisko; płaca Pracownik(...) wypłać() class Pracownik : Osoba tostring() public double płaca; public Pracownik(string im, string nazw, double płaca): base(imię, nazwisko) this.płaca = płaca;... Pracownik pr = new Pracownik("Piotr", "Nowak", );

16 16/41 Przykład: konto z oprocentowaniem. class Konto private double suma; public Konto(double wkład) suma = wkład; public void Wpłać(double kwota) suma += kwota; public void Wypłać(double kwota) suma -= kwota; public double Saldo() return suma; class KontoOprocentowane : Konto private double procent; public KontoOprocentowane(double wkład, double proc) : base(wkład) procent = proc; public void NaliczProcent() suma += suma * procent; Błąd!

17 17/41 Przykład: konto z oprocentowaniem. class Konto protected double suma; public Konto(double wkład) poza dostępem suma = publicznym wkład; i public void Wpłać(double prywatnym, kwota) mamy suma do += kwota; public void Wypłać(double dyspozycji kwota) również suma dostęp -= kwota; public double Saldo() return chroniony suma; (składowe dostępne dla klas pochodnych) class KontoOprocentowane : Konto private double procent; public KontoOprocentowane(double wkład, double proc) : base(wkład) procent = proc; public void NaliczProcent() suma += suma * procent;

18 18/41 Przykład: konto z oprocentowaniem. class Program static void Main(string[] args) KontoOprocentowane konto; konto = new KontoOprocentowane(1000.0, 0.05); konto.wpłać(200.0); konto.naliczprocent(); konto.wypłać(500.0); Console.WriteLine(konto.Saldo()); 760.0

19 19/41 Klasa pochodna dziedziczy nie tylko pola i metody, ale również typ. class Osoba protected String imię; protected String nazwisko; class Pracownik : Osoba protected double płaca; public void wypłać() /*...*/ Klasa Pracownik dziedziczy z klasy Osoba, a zatem Pracownik jest szczególnym rodzajem Osoby, a zatem Pracownik jest Osobą. Co z tego wynika? Rzutowanie w górę: Tworzymy Pracownika, ale traktujemy go jako Osobę. Osoba os = new Pracownik("Piotr", "Nowak", ); os.wypłać();

20 20/41 Klasa pochodna dziedziczy nie tylko pola i metody, ale również typ. class Osoba protected String imię; protected String nazwisko; class Pracownik : Osoba protected double płaca; public void wypłać() /*...*/ Osoba os = new Pracownik("Piotr", "Nowak", ); os.wypłać(); //... Pracownik pr = (Pracownik)os; pr.wypłać(); Rzutowanie w dół: Tę Osobę potraktujemy jako Pracownika (to działa, gdyż faktycznie jest to Pracownik).

21 21/41 Klasa pochodna dziedziczy nie tylko pola i metody, ale również typ. class Osoba protected String imię; protected String nazwisko; class Pracownik : Osoba protected double płaca; public void wypłać() /*...*/ Osoba os = new Pracownik("Piotr", "Nowak", ); os.wypłać(); //... if(os is Pracownik) Pracownik pr = (Pracownik)os; pr.wypłać(); Rzutowanie w dół: Bezpieczniejsze rozwiązanie sprawdzenie faktycznego typu obiektu

22 22/41 Klasa pochodna dziedziczy nie tylko pola i metody, ale również typ. class Osoba protected String imię; protected String nazwisko; class Pracownik : Osoba protected double płaca; public void wypłać() /*...*/ Osoba os = new Pracownik("Piotr", "Nowak", ); os.wypłać(); //... Pracownik pr = os as Pracownik; if (pr!= null) pr.wypłać(); Rzutowanie w dół: Jeszcze inne rozwiązanie null oznacza brak obiektu pod tą referencją

23 23/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. class Figura public void rysuj() Console.WriteLine("rysuję figurę"); class Trójkąt : Figura public void rysuj() Console.WriteLine("rysuję trójkąt"); class Koło : Figura public void rysuj() Console.WriteLine("rysuję koło"); class Prostokąt : Figura public void rysuj() Console.WriteLine("rysuję prostokąt");

24 24/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; figury[0] = new Koło(); figury[1] = new Trójkąt(); figury[2] = new Prostokąt();

25 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; figury[0] = new Koło(); figury[1] = new Trójkąt(); figury[2] = new Prostokąt(); figury[1].rysuj(); Pytanie: jaka figura się narysuje? która metoda rysuj() się wywoła? class Figura rysuję figurę public void rysuj() Console.WriteLine("rysuję figurę"); 25/41

26 26/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; figury[0] = new Koło(); figury[1] = new Trójkąt(); figury[2] = new Prostokąt(); (figury[1] as Trójkąt).rysuj(); // lub: ((Trójkąt)figury[1]).rysuj(); Rzutowanie w dół pozwala dostać się do rzeczywistego obiektu ukrytego w tablicy. rysuję trójkąt

27 27/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; figury[0] = new Koło(); figury[1] = new Trójkąt(); figury[2] = new Prostokąt(); Skąd jednak mamy pewność, że to faktycznie trójkąt? Random rnd = new Random(); for (int i = 0; i < figury.length; ++i) switch (rnd.next(3)) case 0: figury[i] = new Koło(); break; case 1: figury[i] = new Trójkąt(); break; case 2: figury[i] = new Prostokąt(); break;

28 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; figury[0] = new Koło(); figury[1] = new Trójkąt(); figury[2] = new Prostokąt(); Skąd jednak mamy pewność, że to faktycznie trójkąt? for (int i = 0; i < figury.length; ++i) Console.WriteLine("Wybierz rodzaj figury:..."); int wybór = int.parse(console.readline()); switch (wybór) case 0: figury[i] = new Koło(); break; case 1: figury[i] = new Trójkąt(); break; case 2: figury[i] = new Prostokąt(); break; 28/41

29 29/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; // // wypełnianie tablicy figur... // if (figury[1] is Trójkąt) ((Trójkąt)figury[1]).rysuj(); else if (figury[1] is Koło) ((Koło)figury[1]).rysuj(); else if (figury[1] is Prostokąt) ((Prostokąt)figury[1]).rysuj(); Operator is sprawdza faktyczny typ obiektu w tablicy.

30 30/41 Do czego może się to przydać? Dzięki temu możemy traktować w jednakowy sposób wiele obiektów należących do jednej rodziny (hierarchii) określane jest to jako polimorfizm. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; // // wypełnianie tablicy figur... Operację możemy wykonać dla // każdego elementu tablicy. foreach (Figura figura in figury) if (figura is Trójkąt) ((Trójkąt)figura).rysuj(); else if (figura is Koło) ((Koło)figura).rysuj(); else if (figura is Prostokąt) ((Prostokąt)figura).rysuj(); Operator is sprawdza faktyczny typ obiektu w tablicy.

31 31/41 Jeśli oznaczymy metodę jako wirtualną, program sam (automatycznie) będzie dokonywał powyższych sprawdzeń i rzutowań w momencie jej wywołania. class Figura public virtual void rysuj()... class Trójkąt : Figura public override void rysuj()... class Koło : Figura public override void rysuj()... class Prostokąt : Figura public override void rysuj()... Przesłaniając metodę wirtualną dodajemy słowo kluczowe override, wskazujące, że chcemy nadpisać wersję z klasy bazowej

32 32/41 Jeśli oznaczymy metodę jako wirtualną, program sam (automatycznie) będzie dokonywał powyższych sprawdzeń i rzutowań w momencie jej wywołania. Teraz poniższy kod będzie działał prawidłowo. static void Main(string[] args) Figura[] figury = new Figura[10]; // // wypełnianie tablicy figur... // foreach (Figura figura in figury) figura.rysuj(); Zawsze wywoła się wersja metody rysuj() z odpowiedniej klasy.

33 Aby dziedziczyć z klasy, programista nie musi znać jej implementacji. class Zbiór public void Dodaj(int wartość) /*... */ public void Usuń(int wartość) /*... */ public bool CzyJest(int wartość) /*... */ class ZbiórParzysty : Zbiór public void Dodaj(int wartość) if (wartość % 2 == 0) base.dodaj(wartość); class Program static void Main(string[] args) ZbiórParzysty zbiór = new ZbiórParzysty(); zbiór.dodaj(4); zbiór.dodaj(5); false zbiór.dodaj(6); Console.WriteLine(zbiór.CzyJest(5)); 33/41

34 To samo dotyczy kompozycji. class Plik //... public Plik(string nazwa) /*... */ public void Zapisz(string tekst) /*... */ public string Odczytaj() /*... */ public void Zamknij() /*... */ class MaszynaSzyfrująca //... public MaszynaSzyfrująca(int klucz) /*... */ public string Szyfruj(string tekst) /*... */ public string Odszyfruj(string tekst) /*... */ class PlikSzyfrowany : Plik private MaszynaSzyfrująca ms; public PlikSzyfrowany(string nazwa, int klucz) : base(nazwa) ms = new MaszynaSzyfrująca(klucz); 34/41

35 35/41 To samo dotyczy kompozycji. class PlikSzyfrowany : Plik private MaszynaSzyfrująca ms; public PlikSzyfrowany(string nazwa, int klucz) : base(nazwa) ms = new MaszynaSzyfrująca(klucz); public void Zapisz(string tekst) string zaszyfrowany = ms.szyfruj(tekst); base.zapisz(zaszyfrowany); public string Odczytaj() string zaszyfrowany = base.odczytaj(); string tekst = ms.odszyfruj(zaszyfrowany); return tekst;

36 class Program static void Main(string[] args) PlikSzyfrowany plik; plik = new PlikSzyfrowany("dane.bin", 1234); plik.zapisz("ala ma kota."); plik.zamknij(); Console.ReadKey(); 36/41

37 37/41 Jak powiadamiać o błędach? Może wypisać komunikat? class Konto public void wypłać(double kwota) if (kwota <= 0) Console.WriteLine("Błędna kwota"); else if (kwota > suma) Console.WriteLine("Brak środków"); else suma -= kwota; Komunikat to informacja dla użytkownika, ale jak powiadomić programistę, aby mógł zareagować na błąd?

38 38/41 Jak powiadamiać o błędach? Może wypisać komunikat? class Konto public void wypłać(double kwota)... Komunikat to informacja dla użytkownika, ale jak powiadomić programistę, aby mógł zareagować na błąd? static void Main(string[] args) // wykonywanie przelewu Konto k1 = new Konto(), k2 = new Konto(); double kwota = double.parse(console.readline()); k1.wypłać(kwota); k2.wpłać(kwota); Jeśli był błąd przy wypłacie, nie powinniśmy wpłacać!

39 Jak powiadamiać o błędach? W programowaniu obiektowym preferowanym rozwiązaniem są wyjątki. class Konto Wystąpienie wyjątku powoduje public void wypłać(double kwota) zakończenie metody. if (kwota <= 0) throw new Exception("Błędna kwota"); if (kwota > suma) throw new Exception("Brak środków"); suma -= kwota; static void Main(string[] args) // wykonywanie przelewu Konto k1 = new Konto(), k2 = new Konto(); double kwota = double.parse(console.readline()); k1.wypłać(kwota); k2.wpłać(kwota); Domyślna reakcja na wystąpienie wyjątku to zakończenie programu (to lepsze niż działanie z błędem). 39/41

40 Pytanie: Jak lepiej reagować na wyjątek? Odpowiedź: Łapać go. class Konto public void wypłać(double kwota)... static void Main(string[] args) // wykonywanie przelewu Konto k1 = new Konto(), k2 = new Konto(); double kwota = double.parse(console.readline()); try catch k1.wypłać(kwota); k2.wpłać(kwota); Blok objęty kontrolą. Blok łapania wyjątku. Console.WriteLine("Operacja nieudana"); 40/41

41 Pytanie: Jak lepiej reagować na wyjątek? Odpowiedź: Łapać go. class Konto public void wypłać(double kwota)... static void Main(string[] args) // wykonywanie przelewu Konto k1 = new Konto(), k2 = new Konto(); double kwota = double.parse(console.readline()); try k1.wypłać(kwota); k2.wpłać(kwota); catch(exception ex) W ten sposób możemy uzyskać informację o wyjątku, który wystąpił. Console.WriteLine("Operacja nieudana: "+ ex.message); 41/41