Блинков Ю.А., Месянжин В.В. (сост) Основы объектно-ориетнированного программирования. Саратовский Государственный университет, механико-математический факультет

Подождите немного. Документ загружается.

• Для типизированных языков динамическое связывание можно реализовать с малыми наклад-

ными расходами. Связанные с ним оптимизации, в частности, применяемое компилятором ста-

тическое связывание и подстановка кода, помогают ОО-программам достичь или превзойти

эффективность выполнения традиционных программ.

• Отложенные классы содержат один или более отложенный (не реализованный) компонент. Они

описывают частичные реализации абстрактных типов данных.

• Способность эффективных подпрограмм вызывать отложенные позволяет примирить с помощью

“классов поведения” повторное использование с расширяемостью.

• Отложенные классы являются основным средством, используемым ОО-методами на стадиях

анализа и проектирования.

• Утверждения, применяемые к отложенным компонентам, позволяют точно специфицировать

отложенные классы.

Контрольные вопросы

1. При наследовании

если класс А является родителем класса В, то класс В является наследником класса А

по определению класс А является потомком класса А

по определению класс А является предком класса А

если класс А является предком класса В, то класс В является потомком класса А

2. Наследник

может переопределить атрибуты родителя

наследует все компоненты родителя

может переопределить методы родителя

может определить собственные (непосредственные) компоненты

3. Инвариант класса

совпадает с собственным (непосредственным) инвариантом класса – конъюнкцией утвержде-

ний из его раздела invariant

является конъюнкцией собственных инвариантов всех предков класса

совпадает с инвариантом родителя

является конъюнкцией собственного инварианта класса и собственного инварианта родителя

4. Тип U согласован с типом T

только если совпадают фактические параметры при универсальном порождении типов

только если базовый класс для U является потомком базового класса для T

для универсально порожденных классов B [Y] будет согласован с A [X], если B является

потомком A, а Y – потомком X

если типы не являются универсально порожденными

5. В присваивании P:= S

типы P и S должны совпадать

тип S может быть потомком типа P

тип P может быть потомком типа S

присваивание возможно и в ситуации, когда типы P и S не связаны отношением наследования

6. Класс наследник

конструкторы родителя наследуются, но они не сохраняют статус конструкторов

не наследует конструкторы своего родителя

каждый класс должен определить собственный набор конструкторов

наследует все компоненты родителя

7. Динамические и статические типы

ссылка имеет динамический тип или может быть пустой

сущность имеет динамический и статический типы

объект имеет динамический и статический типы

сущность имеет только статический тип

8. Полиморфизм – это способность обладать несколькими формами. Полиморфными могут быть?

сущности

методы

структуры данных

присваивания и присоединения

9. Полиморфное присоединение (присваивание, замена формального аргумента фактическим) до-

пускается?

для ссылок и для развернутого типа

только для ссылок

только для развернутого типа

вообще не допускается

10. Изменение объявления компонента позволяет?

переопределить атрибут в виде функции без аргументов

задать реализацию отложенного компонента

функцию без аргументов переопределить в виде атрибута

переопределить реализацию уже реализованного компонента

11. Расширение или специализация

экземпляры родительского класса являются экземплярами классов потомков

наследование классов, рассматриваемое как наследование модулей, является расширением

у экземпляров потомков свойств и методов может быть больше, чем у экземпляров родитель-

ского класса

наследование классов, рассматриваемое как наследование типов, является специализацией

12. Отложенный компонент, отложенный класс

класс является отложенным, если он имеет хотя бы один отложенный компонент

компонент является отложенным, если его реализация возлагается на потомка

компонент является отложенным, если потомок переопределил реализацию, заданную его

родителем

класс является отложенным, если все его компоненты отложены

13. Отметьте истинные высказывания

всякое изменение отложенного компонента должно сделать его эффективным

повторное объявление компонента – означает определение или переопределение его реализа-

ции

тип создаваемого экземпляра в процедуре создания не может быть отложенным

у отложенного класса нет инвариантов, а для отложенного компонента не может быть задано

предусловие и постусловие

14. Отметьте истинные высказывания

полностью отложенный класс соответствует АТД

наследование позволяет определять новые классы либо как расширение, либо как специали-

зацию

если результат статического связывания не совпадает с результатом динамического связыва-

ния, то семантически некорректным является статическое связывание

если наследник переопределил метод родителя, то вызвать родительский метод у потомка не

представляется возможным

15. Отметьте истинные высказывания

наследование является ключевым механизмом повторного использования и расширяемости

вызов динамически связываемого компонента можно реализовать за константное время

программой с дырами называется еще не завершенная программа или программа, в которой

обнаружены ошибки

эффективный компонент – это компонент, снабженный реализацией

Набрано баллов

12 Множественное наследование

Полноценное применение наследования требует важного расширения этого механизма. Изучая его

основы, мы столкнулись с необходимостью порождать новые классы от нескольких классов-родителей.

Эта возможность, известная как множественное (multiple) наследование (именуемое так в противовес

единичному (single) наследованию), действительно нужна для построения надежных ОО-решений.

Множественное наследование это, по сути, прямое приложение уже рассмотренных принципов на-

следования, - класс вправе иметь произвольное число родителей. Однако, изучая этот вопрос более

внимательно, можно обнаружить две интересные проблемы: потребность в смене имен компонентов,

которая может оказаться полезной и при единичном наследовании; дублируемое (repeated) наследо-

вание, при котором два класса связаны отношением предок-потомок более чем одним способом.

12.1 Примеры множественного наследования

Выясним, прежде всего, в каких ситуациях множественное наследование и в самом деле уместно.

Для этого рассмотрим ряд типичных примеров, заимствованных из разных предметных областей.

Такой краткий экскурс тем более необходим, что несмотря на элегантность, простоту множе-

ственного наследования и реальную потребность в нем, демонстрация этого механизма подчас со-

здает впечатление чего-то сложного и таинственного. И хотя эту точка зрения не подтверждает ни

Рис. 12.1: Пример множественного наследования

практика, ни теория, она распространилась достаточно широко, и теперь мы просто обязаны потра-

тить немного времени на изучение случаев, в которых множественное наследование действительно

совершенно необходимо.

Сначала покончим с одним бытующим заблуждением. Для этого рассмотрим пример, приводимый

(в том или ином виде) во многих статьях, книгах и лекциях, но зачастую порождающий недоверие

к множественному наследованию. И дело не в том, что этот пример неверен; просто при первом

знакомстве с проблемой он не может служить иллюстрацией, поскольку являет собой образец нети-

пичного применения этого механизма.

В стандартной формулировке примера речь заходит о классах TEACHER и STUDENT, и вам тут

же предлагают отметить тот факт, что отдельные студенты тоже преподают, и советуют ввести класс

TEACHING_ASSISTANT, порожденный от TEACHER и STUDENT.

Выходит, в этой схеме что-то не так? Не обязательно. Но как начальный пример он весьма неуда-

чен. Все дело в том, что STUDENT и TEACHER - не отдельные абстрактные понятия, а вариации

на одну тему UNIVERSITY_PERSON. Поэтому, увидев картину в целом, мы обнаружим пример

Рис. 12.2: А это пример дублируемого наследования

не просто множественного, но дублируемого (repeated) наследования - схемы, изучаемой позже в

этой лекции, в которой класс является правильным наследником другого класса двумя или более

различными путями:

Дублируемое наследование - это особый случай. Его применение требует большого опыта в исполь-

зовании более простых форм порождения классов. Этот пример нельзя обсуждать с начинающими

просто потому, что он создает впечатление конфликтов между отдельными компонентами, насле-

дуемых от обоих родителей, в то время как речь идет о свойстве, приходящем от общего предка.

При правильном подходе исправить эту проблему не составит труда. Но было бы серьезной ошибкой

начинать разговор с таких исключительных и непростых случаев, делая вид, будто они характерны

для всего множественного наследования.

Может ли самолет быть имуществом?

Наш первый подходящий пример относится скорее к моделированию систем, чем к проектированию

программных продуктов. Однако он наглядно иллюстрирует ситуацию, в которой множественное

наследование необходимо.

Пусть класс AIRPLANE описывает самолет. Среди запросов к нему могут быть число пассажиров

(passenger_count), высота (altitude), положение (position), скорость (speed); среди команд - взлететь

(take_off), приземлиться (land), набрать скорость (set_speed).

Независимо от него может иметься класс ASSET, описывающий понятие имущества. К его ком-

понентам можно отнести такие атрибуты и методы, как цена покупки (purchase_price), цена про-

дажи (resale_value), уменьшить в цене (depreciate), перепродать (resell), внести очередной платеж

(pay_installment).

Наверное, вы догадались, к чему мы клоним: компания ведь может владеть самолетом! И для

пилота самолет компании это просто машина, способная взлетать, садиться, набирать скорость.

Для финансиста это имущество, имеющее (очень высокую) цену покупки, (слишком низкую) цену

продажи, и вынуждающее компанию ежемесячно платить по кредиту.

Для моделирования понятия “самолет компании” прибегнем к множественному наследованию:

В моделировании систем найдется еще немало примеров, подобных COMPANY_PLANE.

• Наручные часы-калькулятор моделируются с применением множественного наследования. Один

родитель позволяет устанавливать время и отвечать на такие запросы, как текущее время и

текущая дата. Другой - электронный калькулятор - поддерживает арифметические операции.

• Наследником классов судно и грузовик является амфибия (AMPHIBIOUS_VEHICLE). Наслед-

ник классов: судно, самолет - гидросамолет (HYDROPLANE). (Как и с TEACHING_ASSISTANT,

здесь также возможно дублируемое наследование, поскольку каждый из классов-родителей яв-

ляется потомком средства передвижения VEHICLE.)