Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Объектно ориентированное программирование

А() { numza=20; питоа=50;}

};

class В: public А I* открытое наследование - классу В доступны все общие компоненты класса А */

Производный класс может по отдельности изменять доступность компонентов ссющйprotected иpublic базового класса даже при самом жестком режиме наследования private. Однако в этом случае следует помнить, что описание доступности поля нужно помещать в ту же секщпо, в которой оно описано в базовом классе.

Пример 3.14. Описание производного класса с видом наследования private.

120

3.3. Наследование

A(){numza=20; numpra=30; numoa=50;}

};

class B: private A II все компоненты класса не доступны в классе В

{private: int numzb; protected:

A::numpra; /* защищенное поле класса А, объявляется доступным в классе В */

public:

А::питоа; II общее поле класса А, объявляется доступным в классе В

Производный класс может стать базовым для какого-либо другого класса. Множество связанных по наследованию классов образует иерархию классов.

Работа с объектом производного класса может осуществляться через указатель, объявленный для базового класса. Это возможно благодаря стандартному преобразованию указателя на производный класс в указатель на базовый, предусмотренному синтаксисом языка C++. Однако в этом случае указатель настроен на базовый класс и, как отмечалось в разделе 1.6, при работе с полями и методами производных классов возможны проблемы видимости этих компонент.

Конструкторы и деструкторы производных классов. Как было отмечено выше, в C++ конструкторы и деструкторы базового класса не наследуются в производных классах. Однако производный класс может иметь конструктор и деструктор, поэтому C++ поддерживает определенные правила взаимодействия между этими компонентами базовых и производньгк классов, которые необходимо соблюдать при использовании механизма наследования.

При объявлении объектов производного класса предусмотрен

121

3. Средства ООП в Borland C++ 3.1

автоматический вызов конструктора базового класса. Если конструктор базового класса имеет аргументы, то их значения должны быть переданы через дополнительные аргументы конструктора производного класса. При этом соблюдается строгий порядок конструирования объектов базового и производного классов: сначала создается объект базового класса и, возможно, его компоненты в порядке их объявления, а затем - объект производного класса.

Пример 3.15. Порядок работы конструкторов базового и производного классов.

C(int va,int vb,int vc):B(va,vb),c(vc){} II конструктор класса С

}; voidmainQ

{clrscrQ;

A aa(lO), *pa; II вызывается конструктор класса A

Вbb(10,100); //вызывается конструктор класса А, а затем - В

Ссс(10,100,1000); II вызываются конструкторы классов А, В и С cout « "результаты работы: "«endl;

bb.cl=25; II задание начальных значений общей компоненте с1

сс.с1=35;

122

3.3. Наследование

pa=&bb; /* указателю на объект базового классара присваивается указатель объект производного класса и осуществляется вызов

getchQ;

}

Отличие результатов печати при обращении к компонентной фзшкщш print() непосредственно с использованием полного имени объекта и при обращении через указатель объясняется тем, что указатель настроен на базовый класс и внутренние поля производньпс классов ему не доступны. По той же причине происходит вызов метода print() базового класса. Для получения правильного результата необходимо использовать механизм сложного полиморфизма (раздел 3.4).

Деструкторы, если они необходимы в программе, будут вызываться в порядке, обратном порядку вызова конструкторов. Если деструктор не определен, то он создается по умолчанию и при необходимости освобождает память, отведеьшую под динамический объект. Однако при использовании динамических полей, автоматического освобождения памяти не происходит, поэтому следует предусмотреть деструктор, который освобождал бы память, выделенную под динамические поля объекта используемого класса.

Пример 3.16. Последовательность описания и вызова конструкторов и деструкторов при многоуровневой иерархии классов.

Рассмотрим пример программы, реализующей иерархию классов, представленную на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Иерархия классов для примера 3.16

123

124

3.3. Наследование

Множественное наследование. Язьпс C++ позволяет наследование не только от одного, а одновременно от нескольких классов. Такое наследование получило название мноэюественного. При множественном наследовании производный класс включает произвольное количество базовых классов. Форма наследования в этом случае вьшхядит следующим образом:

class <имя производного класса>:

<вид наследованияХимя базового класса 1>, <вид наследованияХимя базового класса 2>,

<вид наследованияХимя базового класса п>{...};

Вид наследования определяет режим доступа к компонентам каждого из базовых классов. Базовые классы создаются в том порядке, в котором они перечислены в списке базовых классов при объявлении производного класса. Если конструкторы базовых классов не имеют аргументов, то производный класс может не иметь конструктора. При наличии у конструктора базового класса одного или нескольких аргументов каэюдый производный класс долсмсен иметь конструктор. Чтобы передать аргументы в базовый класс, нужно определить их после объявления конструктора производного класса следующим образом:

<имя конструктора производного класса>(<список аргументов>): <имя конструктора базового класса 1>(<список аргументов>).

<имя конструктора базового класса п>(<список аргументов>) {<тело конструктора производного класса>}

Список аргументов, ассощшрованный с базовым классом, может состоять из констант, глобальных параметров и (или) параметров для конструктора производного класса.

Последовательность активизации конструкторов такая же, как и для случая единственного базового класса: сначала активизируются конструкторы всех базовых классов (в порядке их перечисления в объявлении производного класса), затем конструкторы объектных полей и в конце конструктор производного класса.

Пример 3.17. Наследование от двух базовых классов.

Mnclude <iostream.h> Mnclude <conio.h> ^include <stdlib.h> class fixed

{ int numfic;

125

5. Средства ООП в Borland C++ 3.1

public:

fixed(int v):numjx(v) {cout«'' вызов конструктораflxed\n";}

}:

class integral { public:

int numfic;

integral(int va):numfic(va) {cout< < " вызов конструктора integ\n ";}

};

class rational {public:

char с;int пит;

rational(int vn):num(vn) {cout«"вызов конструктора rationahn";}

} :

class twonasL'private integral, II наследование в защищенном режиме public rational II наследование в открытом режиме

}II конструктора производного класса

}

Объект класса twonasl состоит из следующих полей:

-поля numfx, унаследованного от класса integral (описанного public^ наследованного private, следовательно, private), инициализированного случайным числом в диапазоне от -50 до 49;

-полей пшп и с, унаследованных от класса rational (описанных public, насяедованных public, следовательно,/?w6/zc), инициализированных числами 20 и символом «R», причем инициализация поля с в конструкторе класса rational не предусмотрена, поэтому она вьшолняется в теле конструктора класса twonasl;

-объекта класса fixed с именем numfix, включающего внутреннее поле nmnfx, не доступное в классе twonasl,тюле объекта инициализируется числом 50.

126

3.3.Наследование

Врезультате выполнения программы мы получаем идентификацию цепочки обращений к конструкторам:

вызов конструктора integ вызов конструктора rational вызов конструктора fixed вызов конструктора twonasl

и содержимое полей numfx (класса integral), с и пшп, доступных в классе twonasl:

-49R20

Виртуальное наследование. При множественном наследовании базовый класс не может быгь задан в производном классе более одного раза. Однако возможна ситуация, когда производный класс при наследовании от потомков одного базового класса многократно наследует одни и те же компоненты базового класса (рис. 3.3). Иными словами, производный класс будет содержать несколько копий одного базового класса.

Чтобы избежать многократного включения в производный класс компонент базового класса, используется виртуальное наследование. При виртуальном наследовании производный класс описывается следующим образом:

с1а88<имя производного класса>:

virtual <вид наследованияХимя базового класса>{...};

В этом случае включение в производный класс полей базового класса осуществляется один раз, а их инициализация происходит в производном классе, который не является прямым потомком базового класса. Вызов конструкторов при этом проводится в следующем порядке: сначала

Рис. 3.3. Иерархия с многократным наследованием класса Base

127

3. Средства ООП в Borland C++ 3.1

конструктор виртуально наследуемого базового класса, затем конструкторы базовых классов в порядке их перечисления при объявлении производного класса, за ними - конструкторы объектных полей и конструктор производного класса. Деструкторы соответственно вызываются в обратном порядке.

Виртуально наследуемый класс обязательно должен содержать конструктор без параметров, который активизируется при выполнении конструкторов классов - прямых потомков виртуально наследуемого класса.

Пример 3.18. Виртуальное наследование.

};

class derived_l .virtual public fixed II виртуальное наследование {public:

int One;

};

mainQ {derived Var(lO); Var.Out(); }

В результате работы программы получаем: вызов конструктора fixed int

вызов конструктора 1 вызов конструктора 2

вызов конструктора derived, int пoлeFix=10

128

3.4.Полиморфизм

Втом случае, если бы наследование не было виртуальным, поле Fix было бы включено в объект класса derived дважды:

derived_l::Fix

и

derived_2::Fix.

3.4. Полиморфизм

Как было отмечено в разделе 1.5, для построения иерархий классов в любом язьпсе программирования должен быть предусмотрен м е х а н и з м п о л и м о р ф и з м а , обеспечивающий возможность определения разных аспектов некоторого единого по названию метода для классов различных уровней иерархии. При этом различают простой полиморфизм, базирующийся на механизме раннего связывания, и слоэюный полиморфизм, использующий механизм позднего связывания.

Простой (статический) полиморфизм поддерживается язьпсом C++ на этапе компилящш (раннее связывание) и реализуется с помощью механизма переопределения функций. Такие полиморфные фушщии назьюаются в C++ переопределяемыми, при этом, в соответствии с общими правилами, они могут отличаться типом возвращаемого параметра и сигнатурой (количеством и типом передаваемых параметров).

Подобный подход позволяет строить более гибкие и совершенные иерархии классов, заменяя в производных классах методы в соответствии с требованиями разрабатываемой программы или системы, использующей эти классы. Для демонстращш использования статического полиморфного метода можно вернуться к примеру 3.15. В нем фушщия print() является статическим полиморфным методом. Пример можно модифшщровать, введя в описание базового класса новую функцию show(), вызывающую метод print() и наследуемую в производных классах.

Пример 3.19. Использование раннего связывания.

{ cout«a«endl;}

A(intv):a(v){}

};

129