Superando a obsessão por tipos primitivos

Quase todas as linguagens de programação suportam, em maior ou menor escala, tipos primitivos. Em C#, por exemplo, temos tipos como string, long, double, int, bool, etc. Esses tipos servem como “blocos fundamentais” para a construção de representações mais complexas.

Em linguagens procedurais, é comum criar “rotinas no entorno” dos tipos primitivos. Por exemplo, a representação de um “funcionário” em sistemas de gestão, desenvolvido em linguagem procedural, não é mais que um conjunto de variáveis com tipos primitivos, eventualmente agrupados em alguma “estrutura”.

typedef struct {
    float Weight;
    int Age;
    float Height;
} Person;

Os valores destas variáveis, ainda falando de programação procedural, são manipulados e validados por rotinas distintas (funções), não raro, “acopladas” com uma funcionalidade do software – um CPF, assim, geralmente é armazenado em uma variável string, validada em funções acionadas nas rotinas que manipulem essa informação.

Já no paradigma orientado a objetos, há o encapsulamento – dados e comportamento não devem estar separados, mas combinados em objetos. Infelizmente, entretanto, há uma certa “obsessão” por continuar usando tipos primitivos de maneira semelhante a que acontece no paradigma procedural, levando a códigos que pecam por baixa coesão.

Outro problema comum de implementação, característico da obsessão de tipos primitivos, é a utilização de valores constantes numéricos como “códigos de retorno”. Muito mais interessante é a utilização de enumeradores.

Bons designs orientados a objetos evitam a obsessão por tipos primitivos.

Um exemplo de obsessão por primitivos

No exemplo que segue, temos uma implementação, comum, obsessiva por tipos primitivos.

public class Employee
{
  public string Id { get; set; }
  public string Name { get; set; }
  
  string _cpf;
  public string Cpf 
  { 
    get
    {
      return _cpf;
    } 
    set
    {
      if (Utils.CheckCpf(value))
      {
        throw new ArgumentException(“...”);
      }
      _cpf = value;
    } 
  }
  public decimal Salary { get; set; }
}

No código de exemplo, o “tipo” associado a propriedade CPF é string. Além disso, podemos observar a utilização de uma função, CheckCpf, estática, implementada em uma “biblioteca” de propósito geral, nos mesmos moldes que ocorreria em um linguagem adequada ao paradigma procedural.

Substituindo tipos primitivos

A superação da obsessão por tipos primitivos começa pelo reconhecimento de elementos mais “sutis” na modelagem, como a representação de valores simples, também como objetos. Em DDD, esses objetos são identificados como value objects.

Criando tipos mais expressivos (que tipos primitivos)

A superação da “obsessão” por tipos primitivos começa pelo exercício de combinar estado e comportamento (por exemplo validações), em um objeto apropriado.

public struct Cpf
{
  private readonly string _value;

  public Cpf(string value)
    => _value = value;

  public override string ToString()
    => _value;

  public static implicit operator Cpf(string value)
    => Parse(value);

  public bool IsValid
  {
     get 
     {
        // validation logic;
     }
  }

  public bool IsEmpty => (_value != null);
}

Na implementação de exemplo, deve chamar a atenção a utilização do modificador readonly no atributo que representa o estado. A ideia é que, uma vez atribuído um valor a este atributo, ele não possa ser modificado. Objetos para representar value objects são naturalmente imutáveis, afinal, eles são “expressão de um valor”.

Ainda no código de exemplo, também deve chamar a atenção o fato de construirmos o tipo como uma struct. As características de objetos definidos como struct, em C#, tais como comparação por valor e alocação default na stack (em oposição a class que define objetos que serão alocados na heap), eliminam potenciais impactos de performance e legibilidade. Também é interessante verificar a implementação de conversores implícitos para tipos primitivos, facilitando atualização das bases de código.

Finalmente, é interessante observar o encapsulamento em cena. Aliás, o estado (valor do Cpf), fica escondido no código de exemplo. A “visão externa”, quando acontece, é determinada pelo método ToString(). Com alguma criatividade, podemos ampliar essa “visão externa”, por exemplo, criando métodos distintos para retornar um Cpf formatado ou não formatado. Afinal, o valor é o mesmo, exceto pela representação.

Adoção de Parse/TryParse

Uma vez que resolvemos criar objetos, é interessante os modelar seguindo alguns padrões vigentes. Em .NET, por exemplo, é comum a utilização do padrão Parse/TryParse.

public struct Cpf
{
  private readonly string _value;

  private Cpf(string value)
    => _value = value;

  public override string ToString()
    => _value;

  public static implicit operator Cpf(string value)
    => Parse(value);
	
  public static Cpf Parse(string value)
    => (TryParse(value, out var result))
      ? result
      : throw new System.ArgumentException(nameof(value));
 	
  public static bool TryParse(string value, out Cpf result)
  {
    if (string.IsNullOrEmpty(value) || value.Length != 11)
    {
      result = default(Cpf);
      return false;
    }
    result = new Cpf(value);
    return true;
  }
  
  public bool IsEmpty => (_value != null);
}

A classe Employee, agora, pode ser muito mais enxuta.

public class Employee
{
  public string Id { get; set; }
  public string Name { get; set; }
  public Cpf Cpf {get; set;}
  
}

Indo “mais longe” com sobrecarga de operadores

Algumas linguagens com suporte ao paradigma orientado a objetos, como C#, oferecem suporte a sobrecarga de operadores.

public readonly struct Fraction
{
  private readonly int _numerator;
  private readonly int _denominator;

  public Fraction(int numerator, int denominator)
  {
    if (denominator == 0)
    {
      throw new ArgumentException("Denominator cannot be zero.", nameof(denominator));
    }
    _numerator = numerator;
    _denominator = denominator;
  }

  public static Fraction operator +(Fraction a) 
    => a;

  public static Fraction operator -(Fraction a) 
    => new Fraction(-a.num, a.den);

  public static Fraction operator +(Fraction a, Fraction b)
    => new Fraction(
         a._numerator * b._denominator + b._numerator * a._denominator, 
         a._denominator * b._denominator
       );

  public static Fraction operator -(Fraction a, Fraction b)
     => a + (-b);
  
  // ...

  public static implicit operator Fraction(int value)
    => new Fraction(value, 1);

  public override string ToString() => $"{_numerator} / {_denominator}";

  public double ToDouble()
    => _numerator / (double) _denominator;
}

Java não tem suporte a sobrecarga de operadores.

Tornando o código mais expressivo com enumerações

É comum, em determinados contextos, utilizarmos numéricos representando valores constantes significativos. Por exemplo, dias da semana.

const int SUNDAY    = 0;
const int MONDAY    = 1;
const int TUESDAY   = 2;
const int WEDNESDAY = 3;
const int THURSDAY  = 4;
const int FRIDAY    = 5;
const int SATURDAY  = 6;

A adoção de constantes é um recurso poderoso, adotado por programadores utilizando linguagens procedurais, para substituir “valores mágicos” (valores adicionados diretamente no código, sem significado evidente).

Adotando enumerações

Em linguagens orientadas a objetos, uma abordagem ainda mais “expressiva” é consolidar todos esses valores em uma enumeração.

System.Console.WriteLine(DaysOfWeek.Sunday);

enum DaysOfWeek
{
 Sunday,
 Monday,
 Tuesday,
 Wednesday,
 Thursday,
 Friday,
 Saturday
}

Enumerações são tipos especiais de classes que são fáceis de definir e dão a ideia de “conjunto”.

Evenutalmente, uma enumeração poderá ter conversão facilitada através da especificação de valores numéricos de um determinado tipo.

enum DaysOfWeek : int
{
 Sunday    = 0,
 Monday    = 1,
 Tuesday   = 2,
 Wednesday = 3,
 Thursday  = 4,
 Friday    = 5 ,
 Saturday  = 6
}

Suportando combinações de valores com enumeradores de bits

Eventualmente, enumeradores podem ser utilizados como “mapas de bits” de forma a permitir atribuições de valores múltiplos.

[Flags]

enum DaysOfWeek : int
{
 Sunday    = 0b_0000_0001,  // 1
 Monday    = 0b_0000_0010,  // 2,
 Tuesday   = 0b_0000_0100,  // 4,
 Wednesday = 0b_0000_1000,  // 8,
 Thursday  = 0b_0001_0000,  // 16,
 Friday    = 0b_0010_0000,  // 32,
 Saturday  = 0b_0100_0000,  // 64,
 Weekend   = Saturday | Sunday
}

A utilização de mapas de bits é um artifício poderoso para suportar “combinação de valores” e, potencialmente, reduzir carga de armazenamento e transporte de dados.

Antes de avançar…

Neste capítulo curto identificamos e mostramos alternativas para “superar” a obsessão por tipos primitivos.

Na prática, a adoção de encapsulamento dificulta a duplicação. A utilização de enumerações torna o código mais expressivo.

Recomendo a você considerar e implementar outros exemplos de tipos, para valores que, no paradigma procedural, costumam ficar “dispersos” em atributos e funções desacrupadas.