Гради Буч - Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ (1158635), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Таким образом, Дополнительные четыре параметра, определенныев подклассе electrical, будут потеряны при копировании, поскольку их простонекуда записать в объекте telemetry клacca TelemetryData.Следующий оператор неправилен:electrical= telemetry; //неправильно: telemetry-это неподтип electricalМожно сделать заключение, что присвоение объекту у значенияобъекта х до-пустимо, если тип объекта х совпадает с типом объекта y илиявляется его подтипом.В большинстве строго типизированных языков программированиядопускается преобразование значений из одного типа в другой, но только втех случаях, когда между двумя типами существует отношениекласс/подкласс.
В языке C++ есть оператор явного преобразования,называемый приведением типов. Как правило, такие преобразованияиспользуются по отношению к объекту специализированного класса, чтобыприсвоить его значение объекту более общего класса. Такое приведение типовсчитается безопасным, поскольку во время компиляции осуществляетсясемантический контроль. Иногда необходимы операции приведения объектовболее общего класса к специализированным классам.
Эти операции неявляются надежными с точки зрения строгой типизации, так как во времявыполнения программы может возникнуть несоответствие (несовместимость)приводимого объекта с новым типом.13 Однако такие преобразованиядостаточно часто используются в тех случаях, когда программист хорошопредставляет себе все типы объектов. Например, если нет параметризованныхтипов, часто создаются классы set или bag, представляющие собой наборыпроизвольных объектов. Их определяют для некоторого базового класса (этогораздо безопаснее, чем использовать идиому void*, как мы делали,определяя класс Queue).
Итерационные операции, определенные для такого13Новейшие усовершенствования C++, направленные на динамическое определениетипа, смягчили эту проблему.класса, умеют возвращать только объекты этого базового класса. Внутриконкретного приложения разработчик может использовать этот класс,создавая объекты только какого-то специализированного подкласса, и, зная,что именно он собирается помещать в этот класс, может написатьсоответствующий преобразователь.
Но вся эта стройная конструкция рухнетво время выполнения, если в наборе встретится какой-либо объектнеожиданного типа.Большинство сильно типизированных языков позволяют приложениямоптимизировать технику вызова методов, зачастую сводя пересылкусообщения к простому вызову процедуры. Если, как в C++, иерархия типовсовпадает с иерархией классов, такая оптимизация очевидна. Но у нее естьнедостатки. Изменение структуры или поведения какого-нибудь суперклассаможет поставить вне закона его подклассы. Вот что об этом пишет Микаллеф:"Если правила образования типов основаны на наследовании и мыпеределываем какой-нибудь класс так, что меняется его положение в иерархиинаследования, клиенты этого класса могут оказаться вне закона с точки зрениятипов, несмотря на то, что внешний интерфейс класса остается прежним" [38].Тем самым мы подходим к фундаментальным вопросам наследования.Как было сказано выше, наследование используется в связи с тем, что уобъектов есть что-то общее или между ними есть смысловая ассоциация.Выражая ту же мысль иными словами, Снайдерс пишет: "наследование можнорассматривать, как способ управления повторным использованием программ,то есть, как простое решение разработчика о заимствовании полезного кода.
Вэтом случае механика наследования должна быть гибкой и легкоперестраиваемой. Другая точка зрения:наследование отражает принципиальную родственность абстракций,которую невозможно отменить" [39]. В Smalltalk и CLOS эти два аспектанеразделимы. C++ более гибок. В частности, при определении класса егосуперкласс можно объявить public (как ElectricalData в нашем примере).В этом случае подкласс считается также и подтипом, то есть обязуетсявыполнять все обязательства суперкласса, в частности обеспечиваясовместимое с суперклассом подмножество интерфейса и обладаянеразличимым с точки зрения клиентов суперкласса поведением.
Но если приопределении класса объявить его суперкласс как private, это будет означать,что, наследуя структуру и поведение суперкласса, подкласс уже не будет егопод-типом.14 Это означает, что открытые и защищенные члены суперклассастанут закрытыми членами подкласса, и следовательно они будут недоступныподклассам более низкого уровня. Кроме того, тот факт, что подкласс не будетподтипом, означает, что класс и суперкласс обладают несовместимыми(вообще говоря) интерфейсами с точки зрения клиента.
Определим новыйкласс:class InternalElectricalData : private ElectricalData {public:InternalElectricalData(float vl, float v2, float al,float a2);virtual "InternalElectricalData() ;ElectricalData::currentPower;};Здесь суперкласс ElectricalData объявлен закрытым.Следовательно, его методы, такие, например, как transmit, недоступныклиентам. Поскольку класс InternalElectricalData не является подтипомElectricalData, мы уже не сможем присваивать экземпляры подклассаобъектам суперкласса, как в случае объявления суперкласса в качестве14Мы можем также объявить суперкласс защищенным, что даст ту же семантику, чтои в случае зактрытого суперкласса, но открытые и защищенные элементы такогосуперкласса будут доступны подклассам.открытого. Отметим, что функция currentPower сделана видимой путем ееявной квалификации.
Иначе она осталась бы закрытой. Как можно былоожидать, правила C++ запрещают делать унаследованный элемент в подклассе"более открытым", чем в суперклассе. Так, член timeStamp, объявленный вклассе TelemetryData защищенным, не может быть сделан в подклассеоткрытым путем явного упоминания (как это было сделано для функцииcurrentpower).В языке Ada для достижения аналогичного эффекта вместо подтиповиспользуется механизм производных типов. Определение подтипа означает непоявление нового типа, а лишь ограничение существующего. А вотопределение производного типа создает самостоятельный новый тип, которыйимеет структуру, заимствованную у исходного типа.В следующем разделе мы покажем, что наследование с цельюповторного использования и агрегация до некоторой степени противоречатдруг другу.Множественное наследование.
Мы рассмотрели вопросы, связанныес одиночным наследованием, то есть, когда подкласс имеет ровно одинсуперкласс. Однако, как указали Влиссидес и Линтон: "одиночноенаследование при всей своей полезности часто заставляет программиставыбирать между двумя равно привлекательными классами. Это ограничиваетвозможность повторного использования предопределенных классов изаставляет дублировать уже имеющиеся коды. Например, нельзя унаследоватьграфический элемент, который был бы одновременно окружностью икартинкой; приходится наследовать что-то одно и добавлять необходимое отвторого" [40].Множественное наследование прямо поддерживается в языках C++ иCLOS, а также, до некоторой степени, в Smalltalk. Необходимостьмножественного наследования в OOP остается предметом горячих споров.
Понашему опыту, множественное наследование - как парашют: как правило, онне нужен, но, когда вдруг он понадобится, будет жаль, если его не окажетсяпод рукой.Представьте себе, что нам надо организовать учет различных видовматериального и нематериального имущества - банковских счетов,недвижимости, акций и облигаций. Банковские счета бывают текущие исберегательные. Акции и облигации можно отнести к ценным бумагам,управление ими совершенно отлично от банковских счетов, но и счета иценные бумаги - это разновидности имущества.Однако есть много других полезных классификаций тех же видовимущества.
В каком-то контексте может потребоваться отличать то, чтоможно застраховать (недвижимость и, до некоторой степени, сберегательныевклады). Другой аспект - способность имущества приносить дивиденды; этообщее свойство банковских счетов и ценных бумаг.Очевидно, одиночное наследование в данном случае не отражаетреальности, так что придется прибегнуть к множественному15. Получившаясяструктура классов показана на рис. 3-7. На нем класс Security (ценныебумаги) наследует одновременно от классов InterestBearingltem(источник дивидендов) и Asset (имущество).
Сходным образом,15В действительности, это - "лакмусовая бумажка" для множественного наследования.Если мы составим структуру классов, в которой конечные классы (листья) могут бытьсгруппированы в множества по разным ортогональным признакам (как в нашемпримере, где такими признаками были способность приносить дивиденды ивозможность страховки) и эти множества перекрываются, то это служит признакомневозможности обойтись одной структурой наследования, в которой бы существоваликакие-то промежуточные классы с нужным поведением.
Мы можем исправитьситуацию, используя множественное наследование, чтобы соединить два нужныхповедения там, где это необходимо.BankAccount (банковский счет) наследует сразу от трех классов:Insurableltem (страхуемое) и уже известным Asset иInterestBearingltem.Вот как это выражается на C++. Сначала базовые классы:class Asset ...class Insurableltem ...class InterestBearingltem ...Теперь промежуточные классы; каждый наследует от несколькихсуперклассов:class BankAccount :class RealEstate :class Security :publicpublicpublicpublicpublicpublicpublicAsset,Insurableltem ,InterestBearingltem ...Asset,Insurableltem ...Asset,InterestBearingltem ...Наконец,листья:class SavingsAccount : public BankAccount .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
