Introdução à programação orientada a objetos em C++
O que é o C++
A linguagem de programação C++ é uma extensão à linguagem C. Através dessa extensão, a programação orientada a objetos se tornou possível.
Em comparação ao Python, a linguagem C (e, consequentemente, o C++) é bem mais rápida em tempo de execução. Isso significa que um código para o NAO feito em Python vai ser executado pelo robô muito mais lentamente em comparação ao mesmo código em C++. Entretanto, o C++ possui uma sintaxe um pouco mais complicada e minuciosa em comparação ao Python.
O que é Programação Orientada a Objetos (POO)?
A orientação a objetos é um paradigma de programação. Para que você entenda melhor, faremos uma analogia. É como se fosse um video-game. Se você criasse um console de video-game, construiria um aparelho com diversos atributos, como os circuitos internos, que não devem ser acessados pelo usuário (privado). Em contrapartida, disponibilizaria métodos de acesso às funcionalidades do video-game pelo usuário (público), como botões em um joystick que o controla.
A esse conceito damos o nome de interface. Uma interface nada mais é do que a "casca" que isola os componentes internos (como os circuitos internos) e os componentes externos do software (como o joystick, no exemplo). Internamente, a interface possui partes que devem estar privadas ao usuário. Externamente, possui partes que podem ser usadas pelo usuário, ou seja, estão públicas.
Em relação às permissões de uso, damos o nome de encapsulamento. Podemos ter o encapsulamento privado (apenas o video-game controla suas partes internas, e não o usuário) e o encapsulamento público (o usuário controla as partes internas do video-game pelos botões da interface). Além desses dois tipos, possuímos o encapsulamento protegido, que não está no escopo desse guia.
O que é uma classe? O que são objetos?
Uma classe é uma estrutura essencial quando tratamos de POO. Usaremos um exemplo para tornar esse conceito mais claro. Se considerarmos uma classe Pessoa, podemos pensar em atributos (dados) que todas as pessoas têm. Todas as pessoas possuem um nome, uma idade, uma altura e um peso. Esses serão os atributos da nossa classe Pessoa.
Um objeto é uma instância da classe. Mas o que isso significa na prática? Se temos a classe Pessoa, posso criar um objeto chamado pessoa1 da classe Pessoa, que tenha nome "João", idade 33, altura 1,78m e peso 82,5kg. Em outras palavras, um objeto que instancia a classe Pessoa é um exemplar da classe Pessoa. Assim, o objeto terá os atributos exigidos pela classe, além de ter acesso aos métodos que estão nessa classe. Uma classe define, portanto, os atributos e métodos dos objetos que a instanciarão.
Resgatando a analogia do video-game, o objeto é o joystick, plataforma pela qual o usuário acessará e manipulará, indiretamente, os atributos da classe (circuito interno do video-game), que estão privados ao usuário. A classe, por sua vez, representa todo o video-game.
Obs.: Em uma classe, os atributos devem ser privados (não acessíveis ao usuário).
Para construir uma classe Pessoa que possua os atributos acima, podemos utilizar o C++ da seguinte forma:
#include <iostream>
using namespace std;
class Pessoa{
// Aqui vamos colocar os atributos da classe
// Usamos "private" para declarar encapsulamento privado
private:
char nome[50];
int idade;
float altura;
float peso;
// Aqui vamos colocar os métodos da classe
// Usamos "public" para declarar encapsulamento público
public:
void inicializa_classe(char* name, int age, float height, float weight){
nome = name;
idade = age;
altura = height;
peso = weight;
};
};
int main(void){
Pessoa pessoa1;
// Abaixo, colocamos os valores passados como parâmetros nos atributos de pessoa1
pessoa1.inicializa("João", 33, 1.78, 82.5);
return 0;
}
Na parte privada da classe Pessoa, definimos os atributos (também chamados de membros). Na parte pública, criamos um método inicializa que coloca valores nos atributos.
Em seguida, na função main, criamos o objeto pessoa1 da classe Pessoa. Através desse objeto, utilizamos o método inicializa, definido dentro da classe Pessoa como um método público, ou seja, o usuário pode utilizar através do objeto.
A sintaxe para utilizar um método através do objeto de uma classe em C++ é: objeto.metodo(parametro1, parametro2, ...). Nesse caso, utilizamos pessoa1.inicializa("João", 33, 1.78, 82.5).
Ok, mas o que podemos fazer com os atributos?
Para responder essa questão, temos que analisar as especificidades de nossa classe. No caso de Pessoa, suponha que estamos usando essa classe para cadastrar pessoas em um sistema de uma rede de academias. Cada pessoa cadastrada deverá ter seu nome, idade, altura e peso registrados para melhor acompanhamento.
Além de armazenar informações, podemos utilizar a POO para realizar operações utilizando os atributos. A classe Pessoa pode, por exemplo, ter um método que calcule e imprima o IMC dos clientes da academia, baseada nos atributos. Um outro método poderia calcular uma previsão de peso corporal caso a pessoa frequente a academia por certo período.
Assim, fica claro que a POO pode ajudar bastante na organização de sistemas. O NAO utiliza esse paradigma para organizar suas classes e métodos, realizando operações no robô através de objetos de classes diversas.
Getters e Setters
Exemplo:
Maria, de 19 anos, foi cadastrada com 1.60m de altura e 63kg de peso. Porém, após o primeiro mês de academia, Maria perdeu 3kg. Além disso, mediu sua altura novamente e percebeu que possuía, na verdade, 1.62m de altura.
Portanto, precisamos mudar esses atributos no objeto de Maria. Porém, os atributos são privados na classe Pessoa. Isso significa que o objeto não pode acessar diretamente os atributos da classe. Por conta disso, precisamos de um método público dentro da classe, que possa mudar esses atributos.
Dessa forma, o objeto NÃO está acessando diretamente o atributo da classe, mas sim indiretamente, através de um método que, por sua vez, acessa diretamente esses atributos, evitando problemas de permissão.
Observe o esquemático a seguir:
Faremos isso utilizando getters e setters. Os métodos get e set são muito usadas na POO. Mas não se assuste, são métodos como qualquer outro. A única diferença é que nomeamos os métodos dessa forma padronizada. Esses métodos serão os mediadores entre o objeto e os atributos. Confira a seguir o seu uso:
- get: retorna o valor de um atributo. Exemplo:
nome = objeto.get_nome(). -
set: muda o valor de um atributo. Exemplo:
objeto.set_idade(20). -
No exemplo do get, colocamos na variável "nome" o valor retornado pelo método get_nome() de
objeto. - No exemplo do set, colocamos o atributo "idade" no valor 20, através do parâmetro inserido.
Então, para resolvermos o problema de Maria, cujos dados estão errados, basta utilizarmos métodos setters e getters para consertarmos, certo? Vamos fazer isso no bloco de código a seguir:
Parte pública da classe Pessoa:
public:
void inicializa_classe(char* name, int age, float height, float weight){
nome = name;
idade = age;
altura = height;
peso = weight;
};
float get_altura()
return altura;
float get_peso()
return peso;
void set_altura(float h)
altura = h;
void set_peso(float w)
peso = w;
Assim, completamos o seguinte diagrama para a classe Pessoa:
Programa principal:
int main(void){
Pessoa maria;
maria.inicializa("Maria", 19, 1.60, 63); // valores antigos
cout << "A altura de Maria atualmente e: " << maria.get_altura() << endl;
cout << "O peso de Maria atualmente e: " << maria.get_peso() << endl;
maria.set_altura(1.62); // arrumando altura
maria.set_peso(60); // arrumando peso
cout << "A nova altura de Maria e: " << maria.get_altura() << endl;
cout << "O novo peso de Maria e: " << maria.get_peso() << endl;
return 0;
}
Aqui, mostramos apenas a parte pública da classe e o programa principal, para fins didáticos. O resto da classe (parte privada) ainda existe!
Fim do tutorial! Parabéns!
Mas e agora, qual é o próximo passo?
Para programar o NAO, é necessário que você entenda os conceitos apresentados nesse guia. O NAO utiliza métodos que pertencem a classes definidas pelos desenvolvedores do robô.
Além disso, você também pode criar novas classes com métodos que podem, inclusive, utilizar métodos de outras classes.
Dessa forma, o(a) incentivamos a continuar aprofundando seus estudos em POO (faça cursos para se aprofundar!), na interface do NAO e no SDK (Software Development Kit) do NAO (consulte nossos guias).
Dicas importantes para uso prático do NAO (Avançado):
- O NAO (v4) tem pouca memória e processador fraco, o que significa que deve-se limitar o uso de herança;
- Lembre-se de usar shared_ptr para evitar vazamento de memória;
- O NAO (v4) usa C++98, portanto depende muito mais da Boost para funcionalidades básicas;
- O NAO (v6) tem o C++11, usando muitos conteúdos que já estão na biblioteca padrão.
- O Robo Connection auxilia o usuário a contornar várias "pegadinhas" do C++ nos exemplos do NAOv4. Muitas coisas podem confundir usuários do Java, principalmente na burocracia em relação ao uso dos atributos static e const.
Criado em: 2023-11-25