Предпосылки появления наследования

Предположим, что в программе требуется создать объект с атрибутами и функцио­нальностью спортивный автомобиль, вседорожник,. Без наследования это можно сделать двумя спосо­бами:

1. Все три типа объектов можно рассматривать как автомобили и сделать все атри­буты общими. Таким образом, все три типа автомобилей будут экземплярами од­ного класса.

2. Можно поступить наоборот — создать три класса.

Оба подхода можно заставить работать, однако у каждого из них есть серьезные не­достатки.

Рассмотрим первый подход. Графически он представлен на рис.10.2.

Атрибуты и действия характерные для всех автомобилей

Дополнительные атрибуты и действия характерные для спортивного авто

Дополнительные атрибуты и действия характерные для внедорожника

Класс Внедорожник_Спортивный

Рассмотрим основные недостатки первого подхода:

1. Трудно найти подходящее имя для класса. Проблемы начинаются с поиска имени. Класс включает не просто усредненные ав­томобили, поэтому имя «Автомобиль»не очень подходит.

2. Необходима переменная экземпляра, которая указывает, автомобиль какого типа представляет объект. Нужен способ узнать, какого типа автомобиль представляет конкретный объект.

3. Переменные экземпляра, которые используются только в одном из трех ти­пов автомобилей, напрасно расходуют память, загромождают код и являются источни­ком ошибок.

4. Функции-члены, которые используются только в одном из трех типов автомо­билей, напрасно расходуют память, загромождают код и являются источником ошибок.

5. Функции-члены с одним и тем же именем в трех автомобилях имеют разные реализации, поэтому должны содержать конструкцию if...else для выполнения фрагмента кода в зависимости от того, для какого объекта вызывается метод.

Рассмотрим преимущества, которые возникают при использовании данного подхода.

1. Переменные экземпляра всех трех типов автомобилей содержится в од­ном месте, поэтому их не нужно копировать и ими легко управлять.

2. Функции-члены всех трех типов автомобилей содержатся в одном и том же месте, поэтому их не нужно копировать и легко модифицировать.

Из сказанного выше можно заключить, что попытка реализовать разные типы автомобилей одним классом имеет несколько преимуществ. Однако в целом это плохой подход, поскольку он порождает громоздкую задачу — разместить все три типа автомобилей в одном классе.

Создание трех разных классов представляется лучшим решением, но и оно сопро­вождается проблемами. Рассмотрим рисунок иллюстрирующий этот подход.

Рассмотрим основные преимущества и недостатки данного подхода.

Основной недостаток: атрибуты и действия, принадлежащие обобщенному классу автомобилей, дол­жны присутствовать во всех классах. Если программисту требуется изменить или добавить метод присущий свеем автомобилям, то ему придется внести изменения во все классы.

Основное преимущество: уникальные атрибуты и действия содержатся в каждом классе.

Атрибуты и действия, присущие только одному из трех классов встроены в свои классы и не пересекаются с дру­гими.

Обобщив сказанное можно сделать вывод, что два подхода приводят к следующей дилемме: элементы класса, общие для всех трех категорий автомобилей, хорошо обрабатываются при первом подходе, но вызыва­ют проблемы при втором. А элементы, уникальные для каждой категории автомобилей, вызывают проблемы при первом подходе, но естественным образом обрабатываются при втором.

Описанные выше проблемы можно решить с использованием третьего подхода называемого наследованием. Графически этот подход изображен ниже.

Рассмотрим подробно последовательность действий, которые реализуют представленный рисунок. Вначале нужно создать класс «Автомобиль» с общими элементами, которые характерны для автомобилей разных видов. Затем два специализированных класса: «Внедорожник» и «Спортивный», содержа­щие только характеристики, уникальные для каждого типа автомобилей. Самое главное – создать механизм реализующий такую идею: помимо уникальных элементов каж­дый из специализированных классов должен содержать элементы класса «Автомобиль». Таким образом, требуется создать два новых класса, которые расширяют существующий класс «Автомобиль». При этом два производных класса наследуют свойства класса «Автомобиль» и в них добавля­ются уникальные свойства.

Механизм наследования обеспечивает реализацию описанного третьего подхода. На­следование используется для создания объектов, имеющих как общие, так и особые свой­ства. Когда класс «Спортивный» наследует элементы «Автомобиль», говорят, что класс «Спортивный»— про­изводный от «Автомобиль», или «Спортивный»— прямой подкласс класса «Автомобиль». Класс «Автомобиль» называется базовым (а также подклассом или родительским классом) класса «Спортивный», поскольку он служит основой для «Спортивный».