Programação Orientada a Objetos com C#

#C#
#POO

Este artigo foi elaborado com o objetivo de compartilhar o conhecimento adquirido através das aulas e bootcamps oferecidos pela Digital Innovation One (DIO). A DIO é uma plataforma que se destaca por proporcionar uma ampla gama de cursos e treinamentos voltados ao desenvolvimento de habilidades técnicas e práticas em diversas áreas da tecnologia, incluindo a programação orientada a objetos (POO) com C#.

Ao longo deste artigo, abordaremos os conceitos fundamentais da POO, como objetos e classes, encapsulamento, herança, polimorfismo e abstração, e mostraremos como implementá-los na linguagem C#. Além disso, apresentaremos um exemplo prático de um sistema de gerenciamento de biblioteca para ilustrar a aplicação desses conceitos em um cenário real.

As boas práticas em POO, incluindo padrões de design e princípios SOLID, também serão discutidas, juntamente com a importância dos testes unitários para garantir a qualidade do código. Este artigo é uma fonte valiosa para desenvolvedores que desejam aprimorar suas habilidades e se aprofundar no desenvolvimento de software com C#.

Agradecemos à DIO pelo excelente conteúdo educacional e suporte, que foram fundamentais para a elaboração deste material. Esperamos que este artigo contribua para o seu crescimento profissional e o inspire a continuar explorando o fascinante mundo da programação orientada a objetos com C#.

1 - Introdução

Apresentação do tema
Importância da Programação Orientada a Objetos (POO)
Por que usar C# para POO

2 - Conceitos Básicos de POO

Objetos e Classes
Encapsulamento
Herança
Polimorfismo
Abstração

3 - Introdução ao C#

Visão geral da linguagem
Características principais
Ambiente de desenvolvimento (Visual Studio, .NET)

4 - Implementação de POO em C#

Definição de Classes e Objetos
Propriedades e Métodos
Encapsulamento em C#
Herança em C#
Polimorfismo em C#
Abstração em C#

5 - Exemplo Prático

Descrição do problema a ser resolvido
Implementação passo a passo
Explicação do código

6 - Boas Práticas em POO com C#

Design Patterns comuns
Princípios SOLID
Testes unitários

7 - Conclusão

Recapitulação dos pontos principais
Benefícios de usar POO com C#
Considerações finais

Vamos desenvolver cada seção com mais detalhes.

1 - Introdução

A Programação Orientada a Objetos (POO) é um paradigma de programação amplamente utilizado no desenvolvimento de software. Ela se baseia no conceito de "objetos", que podem conter dados e métodos. A POO facilita a organização e a modularização do código, tornando-o mais reutilizável e fácil de manter. O C# (C Sharp) é uma linguagem de programação moderna e orientada a objetos, desenvolvida pela Microsoft como parte da plataforma .NET. Utilizar C# para desenvolver aplicações orientadas a objetos oferece diversas vantagens, incluindo forte tipagem, gerenciamento automático de memória e uma ampla biblioteca de classes.

2 - Conceitos Básicos de POO

Objetos e Classes

Classe: Uma classe é um molde ou modelo que define as características e comportamentos que os objetos criados a partir dela terão. Em C#, uma classe é definida usando a palavra-chave class.
Objeto: Um objeto é uma instância de uma classe. Ele representa uma entidade real com características e comportamentos definidos pela classe.

public class Pessoa
{
public string Nome { get; set; }
public int Idade { get; set; }

public void Apresentar()
 {
    Console.WriteLine($"Olá, meu nome é {Nome} e eu tenho {Idade} anos.");
 }
}

Pessoa pessoa1 = new Pessoa();
pessoa1.Nome = "João"; 
pessoa1.Idade = 30; 
pessoa1.Apresentar();

Encapsulamento

Encapsulamento é o conceito de esconder os detalhes internos de um objeto e expor apenas o que é necessário. Em C#, isso é feito usando modificadores de acesso como `public`, `private`, `protected` e etc.

public class ContaBancaria
{
  private double saldo;


  public void Depositar(double valor)
  {
      if (valor > 0)
      {
          saldo += valor;
      }
  }


  public double ObterSaldo()
  {
      return saldo;
  }
}

Herança

Herança permite que uma classe (subclasse) herde as características e comportamentos de outra classe (superclasse). Em C#, usa-se o símbolo : para indicar herança.

public class Animal
{
  public void Comer()
  {
      Console.WriteLine("O animal está comendo.");
  }
}


public class Cachorro : Animal
{
  public void Latir()
  {
      Console.WriteLine("O cachorro está latindo.");
  }
}


Cachorro cachorro = new Cachorro();
cachorro.Comer();
cachorro.Latir();

Polimorfismo

Polimorfismo é a capacidade de um objeto assumir diferentes formas. Em C#, isso é geralmente implementado através de métodos sobrecarregados ou métodos substituídos.

public class Forma
{
  public virtual void Desenhar()
  {
      Console.WriteLine("Desenhando uma forma.");
  }
}


public class Circulo : Forma
{
  public override void Desenhar()
  {
      Console.WriteLine("Desenhando um círculo.");
  }
}


Forma forma = new Circulo();
forma.Desenhar();  // Saída: Desenhando um círculo.

Abstração

Abstração é o conceito de simplificar a complexidade do mundo real ao modelar classes em um nível de implementação elevado, focando apenas nos detalhes relevantes.

public abstract class Veiculo
{
  public abstract void Mover();
}


public class Carro : Veiculo
{
  public override void Mover()
  {
      Console.WriteLine("O carro está se movendo.");
  }
}


Veiculo veiculo = new Carro();
veiculo.Mover();

3 - Introdução ao C#

O C# é uma linguagem de programação orientada a objetos, desenvolvida pela Microsoft como parte da plataforma .NET. É amplamente utilizada para desenvolver aplicações desktop, web e móveis. Algumas das características principais do C# incluem:

Sintaxe limpa e moderna: O C# foi projetado para ser fácil de ler e escrever, com uma sintaxe clara e concisa.
Suporte a POO: O C# tem suporte completo a conceitos de POO, como classes, objetos, herança, polimorfismo, encapsulamento e abstração.
Gerenciamento de memória: O C# utiliza coleta de lixo automática para gerenciar a memória, o que ajuda a evitar vazamentos de memória.
Plataforma .NET: A plataforma .NET fornece uma ampla biblioteca de classes que pode ser usada para desenvolver aplicações robustas e eficientes.

Ambiente de Desenvolvimento

O Visual Studio é o ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) mais popular para o desenvolvimento em C#. Ele oferece diversas ferramentas e recursos que facilitam o desenvolvimento, depuração e manutenção de aplicações.

4 - Implementação de POO em C#

Definição de Classes e Objetos

Classes

Uma classe é uma estrutura que define um tipo de objeto. Ela serve como um molde ou template a partir do qual os objetos são criados. A classe define as propriedades e comportamentos que os objetos criados a partir dela terão.

Componentes de uma classe:

Atributos: Também chamados de variáveis de instância, são as características ou propriedades que os objetos da classe terão.
Métodos: São funções definidas dentro da classe que descrevem os comportamentos ou ações que os objetos podem executar.

Objetos

Um objeto é uma instância de uma classe. Quando uma classe é definida, nenhum espaço na memória é alocado até que objetos dessa classe sejam criados. Cada objeto criado a partir da classe pode ter valores diferentes para os atributos definidos na classe.

Resumo

Classe: Define um tipo de objeto, incluindo atributos e métodos.
Objeto: Uma instância de uma classe, com valores específicos para os atributos definidos na classe.

Essa abordagem permite organizar o código de maneira modular e facilita a reutilização e manutenção.

public class Carro
{
  public string Marca { get; set; }
  public string Modelo { get; set; }
  public int Ano { get; set; }


  public void ExibirInformacoes()
  {
      Console.WriteLine($"Marca: {Marca}, Modelo: {Modelo}, Ano: {Ano}");
  }
}


Carro carro = new Carro();
carro.Marca = "Toyota";
carro.Modelo = "Corolla";
carro.Ano = 2021;
carro.ExibirInformacoes();

Propriedades e Métodos

As propriedades permitem que os atributos da classe sejam acessados e modificados, enquanto os métodos definem os comportamentos da classe.

public class Produto
{
  public string Nome { get; set; }
  public double Preco { get; set; }


  public double CalcularDesconto(double percentual)
  {
      return Preco - (Preco * percentual / 100);
  }
}

Encapsulamento em C#

Em C#, o encapsulamento é implementado usando modificadores de acesso, como `public`, `private`, `protected` e `internal`.

public class Cliente
{
  private string nome;


  public string Nome
  {
      get { return nome; }
      set { nome = value; }
  }


  public void ExibirNome()
  {
      Console.WriteLine($"Nome do cliente: {Nome}");
  }
}

Herança em C#

Em C#, uma classe pode herdar de outra classe usando o símbolo `:`. A classe base fornece a funcionalidade básica, enquanto a classe derivada pode adicionar ou modificar essa funcionalidade.

public class Veiculo
{
  public string Marca { get; set; }
  public string Modelo { get; set; }


  public void ExibirDetalhes()
  {
      Console.WriteLine($"Marca: {Marca}, Modelo: {Modelo}");
  }
}


public class Carro : Veiculo
{
  public int Ano { get; set; }


  public void ExibirDetalhesCompletos()
  {
      ExibirDetalhes();
      Console.WriteLine($"Ano: {Ano}");
  }
}

Polimorfismo em C#

O polimorfismo é implementado usando métodos virtuais e sobrecarregados.

public class Forma
{
  public virtual void Desenhar()
  {
      Console.WriteLine("Desenhando uma forma.");
  }
}


public class Quadrado : Forma
{
  public override void Desenhar()
  {
      Console.WriteLine("Desenhando um quadrado.");
  }
}

Abstração em C#

A abstração é implementada usando classes e métodos abstratos.

public abstract class Animal
{
  public abstract void EmitirSom();
}


public class Gato : Animal
{
  public override void EmitirSom()
  {
      Console.WriteLine("O gato faz miau.");
  }
}

5 - Exemplo Prático

Descrição do problema

Precisamos criar um sistema de gerenciamento de biblioteca que permita adicionar novos livros, cadastrar usuários, e gerenciar empréstimos de livros. O sistema deve utilizar os conceitos de POO em C# para organizar as classes e métodos.

Implementação passo a passo

Definição das Classes

Vamos definir as classes principais do sistema: `Livro`, `Usuario`, `Emprestimo` e `Biblioteca`.

// Classe Livro
public class Livro
{
  public string Titulo { get; set; }
  public string Autor { get; set; }
  public string ISBN { get; set; }
  public bool Disponivel { get; set; } = true;


  public void ExibirInformacoes()
  {
      Console.WriteLine($"Título: {Titulo}, Autor: {Autor}, ISBN: {ISBN}, Disponível: {Disponivel}");
  }
}


// Classe Usuario
public class Usuario
{
  public string Nome { get; set; }
  public string Email { get; set; }
  public List<Emprestimo> Emprestimos { get; set; } = new List<Emprestimo>();


  public void ExibirInformacoes()
  {
      Console.WriteLine($"Nome: {Nome}, Email: {Email}, Empréstimos: {Emprestimos.Count}");
  }
}


// Classe Emprestimo
public class Emprestimo
{
  public Livro Livro { get; set; }
  public Usuario Usuario { get; set; }
  public DateTime DataEmprestimo { get; set; }
  public DateTime? DataDevolucao { get; set; }


  public void ExibirInformacoes()
  {
      Console.WriteLine($"Livro: {Livro.Titulo}, Usuário: {Usuario.Nome}, Data de Empréstimo: {DataEmprestimo}, Data de Devolução: {(DataDevolucao.HasValue ? DataDevolucao.Value.ToString() : "Não devolvido")}");
  }
}


// Classe Biblioteca
public class Biblioteca
{
  public List<Livro> Livros { get; set; } = new List<Livro>();
  public List<Usuario> Usuarios { get; set; } = new List<Usuario>();


  public void AdicionarLivro(Livro livro)
  {
      Livros.Add(livro);
      Console.WriteLine("Livro adicionado com sucesso.");
  }


  public void CadastrarUsuario(Usuario usuario)
  {
      Usuarios.Add(usuario);
      Console.WriteLine("Usuário cadastrado com sucesso.");
  }


  public void RealizarEmprestimo(Livro livro, Usuario usuario)
  {
      if (livro.Disponivel)
      {
          Emprestimo emprestimo = new Emprestimo
          {
              Livro = livro,
              Usuario = usuario,
              DataEmprestimo = DateTime.Now
          };
          livro.Disponivel = false;
          usuario.Emprestimos.Add(emprestimo);
          Console.WriteLine("Empréstimo realizado com sucesso.");
      }
      else
      {
          Console.WriteLine("Livro indisponível.");
      }
  }


  public void RegistrarDevolucao(Livro livro)
  {
      Emprestimo emprestimo = livro.Emprestimos.FirstOrDefault(e => e.Livro == livro && !e.DataDevolucao.HasValue);
      if (emprestimo != null)
      {
          emprestimo.DataDevolucao = DateTime.Now;
          livro.Disponivel = true;
          Console.WriteLine("Devolução registrada com sucesso.");
      }
      else
      {
          Console.WriteLine("Este livro não está emprestado.");
      }
  }
}

Explicação do Código

Classe Livro: Representa um livro na biblioteca. Possui propriedades como Titulo, Autor, ISBN e Disponivel. O método ExibirInformacoes exibe os detalhes do livro.
Classe Usuario: Representa um usuário da biblioteca. Possui propriedades como Nome, Email e uma lista de Emprestimos. O método ExibirInformacoes exibe os detalhes do usuário.
Classe Emprestimo: Representa um empréstimo de um livro. Possui propriedades como Livro, Usuario, DataEmprestimo e DataDevolucao. O método ExibirInformacoes exibe os detalhes do empréstimo.
Classe Biblioteca: Representa a biblioteca e contém listas de livros e usuários. Possui métodos para adicionar livros, cadastrar usuários, realizar empréstimos e registrar devoluções.

Demonstração do Sistema

Vamos criar um pequeno programa para demonstrar o funcionamento do sistema de gerenciamento de biblioteca.

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
      Biblioteca biblioteca = new Biblioteca();


      // Adicionando livros
      Livro livro1 = new Livro { Titulo = "O Senhor dos Anéis", Autor = "J.R.R. Tolkien", ISBN = "123456789" };
      Livro livro2 = new Livro { Titulo = "Harry Potter", Autor = "J.K. Rowling", ISBN = "987654321" };
      biblioteca.AdicionarLivro(livro1);
      biblioteca.AdicionarLivro(livro2);


      // Cadastrando usuários
      Usuario usuario1 = new Usuario { Nome = "João Silva", Email = "joao@example.com" };
      Usuario usuario2 = new Usuario { Nome = "Maria Oliveira", Email = "maria@example.com" };
      biblioteca.CadastrarUsuario(usuario1);
      biblioteca.CadastrarUsuario(usuario2);


      // Realizando empréstimo
      biblioteca.RealizarEmprestimo(livro1, usuario1);


      // Exibindo informações
      livro1.ExibirInformacoes();
      usuario1.ExibirInformacoes();


      // Registrando devolução
      biblioteca.RegistrarDevolucao(livro1);


      // Exibindo informações após devolução
      livro1.ExibirInformacoes();
      usuario1.ExibirInformacoes();
  }
}

6 - Boas Práticas em POO com C#

Design Patterns Comuns

Singleton: Garante que uma classe tenha apenas uma instância e fornece um ponto global de acesso a ela.
Factory Method: Define uma interface para criar objetos, mas permite que subclasses alterem o tipo de objetos que serão criados.
Observer: Define uma dependência um-para-muitos entre objetos, onde quando um objeto muda de estado, todos os seus dependentes são notificados e atualizados automaticamente.

Princípios SOLID

S: Princípio da Responsabilidade Única (Single Responsibility Principle)
O: Princípio do Aberto-Fechado (Open/Closed Principle)
L: Princípio da Substituição de Liskov (Liskov Substitution Principle)
I: Princípio da Segregação de Interfaces (Interface Segregation Principle)
D: Princípio da Inversão de Dependência (Dependency Inversion Principle)

Testes Unitários

Escrever testes unitários é uma prática essencial para garantir que o código funcione conforme o esperado e para facilitar a manutenção e refatoração do código.

using NUnit.Framework;


[TestFixture]
public class BibliotecaTests
{
  [Test]
  public void AdicionarLivro_DeveAdicionarLivroNaLista()
  {
      Biblioteca biblioteca = new Biblioteca();
      Livro livro = new Livro { Titulo = "Teste", Autor = "Autor Teste", ISBN = "123" };
      
      biblioteca.AdicionarLivro(livro);


      Assert.Contains(livro, biblioteca.Livros);
  }


  [Test]
  public void RealizarEmprestimo_DeveMarcarLivroComoIndisponivel()
  {
      Biblioteca biblioteca = new Biblioteca();
      Livro livro = new Livro { Titulo = "Teste", Autor = "Autor Teste", ISBN = "123" };
      Usuario usuario = new Usuario { Nome = "Usuario Teste", Email = "teste@example.com" };


      biblioteca.AdicionarLivro(livro);
      biblioteca.CadastrarUsuario(usuario);
      biblioteca.RealizarEmprestimo(livro, usuario);

      Assert.IsFalse(livro.Disponivel);
  }
}

7. Conclusão

A Programação Orientada a Objetos com C# oferece uma maneira eficiente e organizada de desenvolver software. Utilizando os conceitos de POO, como encapsulamento, herança, polimorfismo e abstração, é possível criar sistemas robustos e fáceis de manter. Além disso, seguindo boas práticas e princípios de design, como os padrões de projeto e os princípios SOLID, os desenvolvedores podem garantir que seus códigos sejam mais reutilizáveis, escaláveis e de fácil manutenção.

Se você deseja desenvolver aplicações com qualidade e eficiência, aprender e aplicar POO com C# é um passo fundamental na sua jornada como desenvolvedor de software.

OBRIGADO POR LER!

Escrito por LeoMarxs