Planteamiento general del proyecto

El propósito de este módulo es integrar los conocimientos adquiridos a lo largo del curso en un proyecto práctico, aplicando los principios de diseño y las herramientas modernas del lenguaje C++.

El proyecto consistirá en el desarrollo de un sistema de dispositivos inteligentes, formado por distintos tipos de objetos que interactúan entre sí mediante relaciones de composición, herencia y polimorfismo, gestionados de forma segura a través de punteros inteligentes y el principio RAII.

Objetivo general

Construir un pequeño sistema modular que simule la interacción entre sensores, actuadores y un controlador central, aplicando técnicas modernas de programación orientada a objetos.

El proyecto tiene un alcance didáctico, enfocado en la estructura y el diseño del código, no en la funcionalidad real de los dispositivos.

Requisitos funcionales

El sistema debe cumplir los siguientes requisitos:

Jerarquía de clases polimórfica
- Todos los dispositivos derivan de una clase base común Dispositivo.
- Cada tipo de dispositivo redefine su comportamiento según su función.
Lecturas opcionales
- Los sensores pueden realizar una lectura que a veces falle, representada mediante std::optional<double>.
Acciones configurables
- Los actuadores ejecutan una acción definida dinámicamente mediante una función o lambda, utilizando std::function<void()>.
Gestión automática de memoria
- Los dispositivos se almacenan en el controlador usando std::unique_ptr, garantizando la liberación automática de recursos.
Procesamiento genérico de eventos
- Los resultados o eventos del sistema podrán representarse mediante std::variant y procesarse con std::visit.

Arquitectura del sistema

El sistema se estructura en torno a cuatro clases principales:

Clase	Descripción	Conceptos aplicados
Dispositivo	Clase base abstracta que define la interfaz común.	Herencia, encapsulación, método virtual puro.
Sensor	Clase derivada que simula la lectura de valores.	Polimorfismo, `std::optional`, RAII.
Actuador	Clase derivada que ejecuta acciones configurables.	Inyección de comportamiento, lambdas, `std::function`.
Controlador	Clase que gestiona una colección de dispositivos.	Composición, punteros inteligentes, RAII.

Diagrama UML general

El siguiente diagrama UML muestra las relaciones entre las clases principales:

uml

La clase Dispositivo define la interfaz común para todos los dispositivos.
Sensor y Actuador derivan de Dispositivo y proporcionan implementaciones específicas.
Controlador mantiene una colección de punteros inteligentes a Dispositivo, gestionando su ciclo de vida.

Tecnologías y características aplicadas

El desarrollo de este sistema permitirá poner en práctica los principales conceptos de la programación orientada a objetos moderna en C++:

Concepto	Aplicación en el proyecto
Encapsulación	Cada clase controla su propio estado y comportamiento.
Herencia y polimorfismo	Permiten tratar sensores y actuadores de forma uniforme.
Composición	El controlador contiene y gestiona los dispositivos.
RAII	La adquisición y liberación de recursos se realiza automáticamente.
Punteros inteligentes	`std::unique_ptr` y `std::shared_ptr` aseguran la gestión segura de memoria.
Lambdas y `std::function`	Permiten definir comportamientos dinámicos en tiempo de ejecución.
Plantillas genéricas (`std::optional`, `std::variant`)	Representan lecturas opcionales y eventos heterogéneos.

Flujo general de desarrollo

En los apartados siguientes, construiremos el sistema de manera progresiva:

Diseñaremos la jerarquía de clases (Dispositivo, Sensor, Actuador).
Implementaremos la clase Controlador que gestiona los dispositivos mediante composición y punteros inteligentes.
Añadiremos el manejo de eventos genéricos mediante std::variant y std::visit.
Integraremos todas las piezas en un programa principal funcional y mantenible.
Analizaremos el diseño resultante, destacando los principios aplicados y posibles mejoras.