PO3T Programmation orientée objet

Séance 4

Polymorphisme, interface etclasse abstraite

Sébastien Combéfis, Quentin Lurkin lundi 12 octobre 2015

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Rappels

Extension d’une classe existante par héritage

Une sous-classe étend une super-classe

Relation is-a

Différence composition/héritage

Redéfinition de méthode

Modification d’une méthode existante de la super-classe

Accès aux membres de la super-classe depuis la sous-classe

Visibilité des membres (public/private/protected)

3

Objectifs

Polymorphisme des objets

Référence polymorphique

Résolution dynamique des appels

Interface et classe abstraite

Interface publique

Classe et méthode abstraite

4

Polymorphisme

Type d’un objet

Un objet peut avoir plusieurs types

Une instance d’une sous-classe est aussi une de la super-classe

Méthodes accessibles sont celles de toute la hiérarchie

Car les méthodes héritées sont les méthodes accessibles

Une référence polymorphique peut être convertie

Conversion vers n’importe quel type compatible

6

Représenter un point du plan

Point dans le plan en coordonnées entières

Méthode translate qui renvoie un nouveau point translaté

1 public class Point2 {3 private readonly int x, y;45 public int X { get { return x; } }6 public int Y { get { return y; } }78 public Point (int x, int y)9 {

10 this .x = x;11 this .y = y;12 }1314 public Point translate (int dx , int dy)15 {16 return new Point (x + dx , y + dy);17 }18 }

7

Point coloré

Extension de la classe Point

Ajout d’une variable d’instance pour stocker la couleur

Appel du constructeur de la super-classe pour stocker x et y

Et code spécifique pour stocker colour

1 public class ColouredPoint : Point2 {3 private readonly Color colour ;45 public Color Colour { get { return colour ; } }67 public ColouredPoint (int x, int y, Color colour ) : base (x, y)8 {9 this . colour = colour ;

10 }11 }

8

Hiérarchie de classe

Établissement d’une hiérarchie de classe

Plusieurs classes liées par des relations d’héritage

Point

ColouredPoint

9

Redéfinition de méthode

Redéfinition d’une méthode

Remplacement de la version de la super-classe

Représentation en chaine de caractères d’un point coloré

Se base sur la méthode déjà présente dans la super-classe

1 public class ColouredPoint2 {3 // ...45 public override string ToString ()6 {7 return string . Format ("{0} [ colour ={1}] ", base . ToString () ,

colour );8 }9 }

10

Référence polymorphique (1)

Redéfinition d’une méthode

Remplacement de la version de la super-classe

Représentation en chaine de caractères d’un point coloré

Se base sur la méthode déjà présente dans la super-classe

1 public class Program2 {3 public static void Main ( string [] args)4 {5 Point p = new Point (12 , -5);6 Console . WriteLine (p);78 ColouredPoint q = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb

(255 , 0, 0));9 Console . WriteLine (q);

10 }11 }

11

Référence polymorphique (2)

p

Point

Die

12

x

int

−5

y

int

q

ColouredPoint

ColouredPoint

7

x

int

5

y

int

[255, 0, 0]

colour

Color

Point- int x- int y+ Point Translate(int, int)+ string ToString()

ColouredPoint- Color colour+ string ToString()

12

Référence polymorphique (3)

Tester le type dynamique d’une référence

Test de la relation is-a

Opérateur de test de la compatibilité de type

Variable contient une référence vers un objet d’un type donné

1 Console . WriteLine ((p is Point ) + " / " + (p is ColouredPoint ));2 Console . WriteLine ((q is Point ) + " / " + (q is ColouredPoint ));

True / FalseTrue / True

13

Polymorphisme (1)

Différence type d’une variable et celui de l’objet référencé

Type statique et type dynamique

Une variable peut avoir plusieurs types par polymorphisme

Ces différents types doivent être compatibles

1 ColouredPoint p1;2 Point p2;34 // Type statique ColouredPoint et type dynamique ColouredPoint5 p1 = new ColouredPoint (-1, 2, Color . FromArgb (0, 255 , 0));67 // Type statique Point et type dynamique ColouredPoint8 p2 = new ColouredPoint (8, 1, Color . FromArgb (0, 0, 255));

14

Polymorphisme (2)

Type statique

Type utilisé lors de la déclaration de la variable

Déterminé une fois pour toute à la déclaration

Limite les références qui pourront être stockées

Uniquement pour les langages typés statiquement

Type dynamique

Type de l’objet référencé par la variable

Déterminé lors de l’exécution

Peut changer en cours d’exécution

15

Conversion implicite

Objet d’une sous-classe dans variable d’une super-classe

Conversion implicite de la référence

1 ColouredPoint p;2 Point q;34 p = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb (255 , 0, 0));5 q = p;6 Console . WriteLine (q);

(7, 5) [ colour = Color [A=255 , R=255 , G=0, B=0]]

16

Conversion explicite

Variable d’une super-classe vers objet d’une sous-classe

Conversion explicite de la référence

1 Point p;2 ColouredPoint q;34 p = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb (255 , 0, 0));5 if (p is ColouredPoint )6 {7 q = ( ColouredPoint ) p;8 Console . WriteLine (q);9 }

(7, 5) [ colour = Color [A=255 , R=255 , G=0, B=0]]

17

Type compatible

Deux types compatibles sont liés par une relation de filiation

Sous-classe compatible avec super-classe

Attention, la compatibilité est unidirectionnelle

Dans le sens de la relation is-a

Conversions si type dynamique de b compatible avec A

Implicite : A a = b;

Explicite : A a = (A) b;

18

Résolution des appels de méthode (1)

Le type statique détermine les méthodes accessibles

Les seules méthodes accessibles sont celles du type statique

La méthode effectivement appelée dépend du type dynamique

En cas de redéfinition, la méthode de la sous-classe est appelée

Résolution en deux étapes

Méthodes accessibles vérifiées à la compilation

Méthode appelée décidée à l’exécution

19

Résolution des appels de méthode (2)

Méthode sous-classe non accessible

Car le type statique est celui de la super-classe

1 Point p = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb (255 , 0, 0));23 Console . WriteLine (p. Colour );

error CS1061 : Type ‘Cours4 .Point ’ does not contain a definitionfor ‘Colour ’ and no extension method ‘Colour ’ of type ‘Cours4 .Point ’ could be found . Are you missing an assembly reference ?

20

Résolution des appels de méthode (3)

Méthode redéfinie dans sous-classe appelée

Même si type statique de la variable est de la super-classe

1 Point p = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb (255 , 0, 0));23 Console . WriteLine (p. ToString ());

(7, 5) [ colour = Color [A=255 , R=255 , G=0, B=0]]

21

Résolution des appels de méthode (4)

Méthode héritée accessible dans la sous-classe

La méthode translate est héritée par la sous-classe

Le type de retour de la méthode reste néanmoins Point

Comment faire pour renvoyer un ColouredPoint ?

1 ColouredPoint p = new ColouredPoint (7, 5, Color . FromArgb (255 , 0,0));

23 Console . WriteLine (p. Translate (1, -1));

(8, 4)

22

Et en Python... (1)

1 class Point :2 def __init__ (self , x, y):3 self.__x = x4 self.__y = y56 @property7 def x(self):8 return self.__x9

10 @property11 def y(self):12 return self.__y1314 def translate (self , dx , dy):15 return Point (self.__x + dx , self.__y + dy)1617 def __str__ (self):18 return ’({} , {}) ’. format (self.__x , self.__y)1920 p = Point (12 , -5)21 print (p)

(12 , -5)

23

Et en Python... (2)

1 class ColouredPoint ( Point ):2 def __init__ (self , x, y, colour ):3 Point . __init__ (self , x, y)4 self. __colour = colour56 @property7 def colour (self):8 return self. __colour9

10 def __str__ (self):11 return ’{} [ colour ={}] ’. format ( Point . __str__ (self), self.

__colour )1213 q = ColouredPoint (7, 5, ’red ’)14 print (q)1516 print ( isinstance (q, Point ))

(7, 5) [ colour =red]True

24

Et en Java... (1)

1 public class Point2 {3 private final int x, y;45 public Point (int x, int y)6 {7 this .x = x;8 this .y = y;9 }

1011 public int getX () { return x; }12 public int getY () { return y; }1314 public Point translate (int dx , int dy)15 {16 return new Point (x + dx , y + dy);17 }1819 @Override20 public String toString ()21 {22 return String . format ("(%d, %d)", x, y);23 }24 }

25

Et en Java... (2)

1 class ColouredPoint extends Point2 {3 private final Color colour ;45 public ColouredPoint (int x, int y, Color colour )6 {7 super (x, y);8 this . colour = colour ;9 }

1011 @Override12 public String toString ()13 {14 return String . format ("%s [ colour =%s]", super . toString () ,

colour );15 }16 }

1 ColouredPoint q = new ColouredPoint (7, 5, Color .RED);2 System .out. println (q);34 System .out. println (q instanceof ColouredPoint );

26

Et en PHP... (1)

1 <?php2 class Point3 {4 private $x , $y;56 public function __construct ($x , $y)7 {8 $this ->x = $x;9 $this ->y = $y;

10 }1112 public function translate ($dx , $dy)13 {14 return new Point ($this ->x + $dx , $this ->y + $dy);15 }1617 public function __toString ()18 {19 return sprintf ("(%d, %d)", $this ->x, $this ->y);20 }21 }2223 $p = new Point (12 , -5);24 echo $p;25 ?>

27

Et en PHP... (2)

1 <?php2 class ColouredPoint extends Point3 {4 private $colour ;56 public function __construct ($x , $y , $colour )7 {8 parent :: __construct ($x , $y);9 $this -> colour = $colour ;

10 }1112 public function __toString ()13 {14 return sprintf ("%s (%s)", parent :: __toString () , $this ->

colour );15 }16 }1718 $q = new ColouredPoint (7, 5, "red");19 echo $q;20 ?>

28

Interface et classe abstraite

Interface

Une interface ne contient que des entêtes de méthode

Permet de définir un contrat avec un utilisateur

1 public interface Complex2 {3 // Partie réelle du complexe4 public double real ();56 // Partie imaginaire du complexe7 public double imag ();89 // Module du complexe

10 public double abs ();1112 // Argument du complexe13 public double arg ();14 }

30

Relation d’implémentation

Une classe peut implémenter une interface

Doit fournir un corps pour toutes les méthodes de l’interface

1 public class CartesianComplex implements Complex2 {3 private final double a, b;45 // a + bi6 public CartesianComplex ( double a, double b)7 {8 this .a = a;9 this .b = b;

10 }1112 public double real () { return a; }13 public double imag () { return b; }14 public double abs () { return Math .sqrt (a * a + b * b); }15 public double arg () { return Math .acos (a / abs ()); }16 }

31

Polymorphisme (1)

Plusieurs classes peuvent implémenter la même interface

Permet du polymorphisme comme l’héritage

1 class PolarComplex implements Complex2 {3 private final double r, theta ;45 public PolarComplex ( double r, double theta )6 {7 this .r = r;8 this . theta = theta ;9 }

1011 public double real () { return r * Math .cos ( theta ); }12 public double imag () { return r * Math .sin ( theta ); }13 public double abs () { return r; }14 public double arg () { return theta ; }15 }

32

Polymorphisme (2)

Somme de nombres complexes facilitée par polymorphisme

Il suffit de passer par les méthodes de l’interface

1 List <Complex > list = new ArrayList <Complex >();2 list.add (new CartesianComplex (2, -1));3 list.add (new PolarComplex (2, Math .PI / 2));4 list.add (new CartesianComplex (-1, 1));56 double a = 0;7 double b = 0;8 for ( Complex c : list)9 {

10 a += c.real ();11 b += c.imag ();12 }13 Complex sum = new CartesianComplex (a, b);14 System .out. println (sum);

1 ,000000 + 2 ,000000 i

33

Implémentation multiple

Une classe peut implémenter plusieurs interfaces

Ce qui lève la limitation des langages sans héritage multiple

La relation implements est également une relation is-a

Shape Drawable

Square

34

Classe abstraite (1)

Intermédiaire entre l’interface et la classe concrète

Certaines méthodes communes peuvent être implémentées

1 public abstract class Complex2 {3 public abstract double real ();4 public abstract double imag ();56 public double abs ()7 {8 double a = real ();9 double b = imag ();

10 return Math .sqrt (a * a + b * b);11 }1213 public double arg ()14 {15 return Math .acos (real () / abs ());16 }17 }

35

Classe abstraite (2)

Une classe abstraite est étendue en classe concrète

Il faut définir le corps des méthodes abstraites

1 class PolarComplex extends Complex2 {3 private final double r, theta ;45 public PolarComplex ( double r, double theta )6 {7 this .r = r;8 this . theta = theta ;9 }

1011 public double real () { return r * Math .cos ( theta ); }12 public double imag () { return r * Math .sin ( theta ); }1314 @Override public double abs () { return r; }15 @Override public double arg () { return theta ; }16 }

36

Hiérarchie de classe

Une interface est une classe abstraite pure

Et ne contenant pas de constructeur, ni de variables d’instance

Une sous-classe d’une classe abstraite peut être abstraite

Si elle ne fournit pas de corps à toutes les méthodes abstraites

Permet d’éviter de la duplication de code

En rassemblant les membres communs dans la super-classe

37

Circuit logique

Porte logique (1)

Implémentation d’un circuit de portes logiques

Une porte logique générique possède n entrées et une sortie

Connectée à une entrée d’une autre porte logique en sortie

1 public abstract class Gate2 {3 private boolean [] in;4 protected boolean out;5 private String name;6 private Gate outgate ;7 private int outnum ;89 public Gate ( String n, int nbIn)

10 {11 name = n;12 in = new boolean [nbIn ];13 }

39

Porte logique (2)

1 public void setIn (int num , boolean state )2 {3 in[num] = state ;4 boolean oldout = out;56 update ();78 if ( outgate != null && out != oldout )9 {

10 outgate . setIn (outnum , out);11 }12 }1314 public void connect (Gate g, int in)15 {16 outgate = g;17 outnum = in;18 }1920 public int getInNb ()21 {22 return in. length ;23 }

40

Porte logique (3)

1 public boolean getIn (int num)2 {3 return in[num ];4 }56 public String toString ()7 {8 StringBuffer buff = new StringBuffer ();9 buff. append (name). append (" :\n\tIn :\t");

10 for (int i = 0; i < in. length ; i++)11 {12 buff. append (in[i] ? ’1’ : ’0’). append (’ ’);13 }14 buff. append ("\n\tOut :\t"). append (out ? ’1’ : ’0’);15 return buff. append ("\n"). toString ();16 }1718 // Méthode de mise à jour de l’état de la porte logique19 // et de mise à jour de l’ entrée du voisin20 protected abstract void update ();21 }

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Porte AND et porte NOT

1 public class AndGate extends Gate2 {3 public AndGate ( String name)4 {5 super (name , 2);6 }78 @Override9 protected void update ()

10 {11 out = getIn (0) && getIn (1);12 }13 }1415 public class NotGate extends Gate16 {17 public NotGate ( String name)18 {19 super (name , 1);20 }2122 @Override23 protected void update ()24 {25 out = ! getIn (0);26 }27 }

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Circuit logique

1 Gate g1 = new OrGate ("g1");2 Gate g2 = new NotGate ("g2");34 g1. connect (g2 , 0);56 g1. setIn (1, true );7 g2. setIn (0, true );89 System .out. println (g1);

10 System .out. println (g2);

g1 :In : 0 1Out : 1

g2 :In : 1Out : 0

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Crédits

https://www.flickr.com/photos/caochopp/5714454341https://www.flickr.com/photos/foxrosser/2984981024https://www.flickr.com/photos/summerwind/191444024

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