Бертран Мейер - Основы объектно-ориентированного программирования

Описание составных структур с применением множественного наследования и списка или иного контейнерного класса, как одного из родителей, - это универсальный образец проектирования. Примерами его воплощения являются подменю(см. упражнение 15.8), а также составные командыв ряде интерактивных систем.

В приведенных примерах оба родителя играли симметричные роли, но это не всегда так. Иногда вклад каждого из них различен по своей природе.

Важным приложением множественного наследования является обеспечение реализации абстракции, описанной отложенным классом, используя свойства, обеспечиваемые эффективным классом. Один класс абстрактен, второй - эффективен.

Рис. 15.11. Брак по расчету

Рассмотрим реализацию стека, заданную массивом. У нас уже есть классы для поддержки стеков и массивов в отдельности (абстрактный STACK и эффективный ARRAY , см. предыдущие лекции). Лучший способ реализации класса ARRAYED_STACK (стек, заданный массивом) - описать его как наследника классов STACK и ARRAY . Это концептуально верно: стек-массив одновременно является стеком (с точки зрения клиента) и массивом (с позиций поставщика). Вот описание класса:

indexing

description: "Стек, реализованный массивом"

class ARRAYED_STACK [G] inherit

STACK [G]

ARRAY [G]

... Здесь будут добавлены предложения переименования ...

feature

...Реализация отложенных подпрограмм класса STACK

в терминах операций класса ARRAY (см. ниже)...

end

ARRAYED_STACK предлагает ту же функциональность, что и STACK , делая эффективными отложенные компоненты: full, put, count ... , реализуя их как операции над массивом.

Вот схема некоторых типичных компонентов: full , count и put . Так, условие, при котором стек полон, имеет вид:

full: BOOLEAN is

-- Является ли стек (его представление) заполненным?

do

Result := (count = capacity)

end

Компонент capacity унаследован от класса ARRAY и задает емкость стека, равную числу элементов массива. Для count потребуется ввести атрибут:

count: INTEGER

Это пример эффективной реализации отложенного компонента как атрибута. Наконец,

put (x: G) is

-- Втолкнуть x на вершину.

require

not full

do

count := count + 1

array_put (x, count)

end

Процедура array_put унаследована от класса ARRAY . Ее цель - записать новое значение в указанный элемент массива.

Класс ARRAYED_STACK типичен как вариант наследования, образно именуемый " брак по расчету". Оба класса, - абстрактный и эффективный, - дополняя друг друга, создают достойную пару.

Помимо эффективной реализации методов, отложенных (deferred) в классе STACK , класс ARRAYED_STACK способен переопределять реализованные. Компонент change_top , реализованный в STACK в виде последовательности вызовов remove и put , можно переписать более эффективно:

array_put (x, count)

Указание на переопределение компонента следует ввести в предложение наследования:

class ARRAYED_STACK [G] inherit

STACK [G]

redefine change_top end

... Остальное, как прежде ...

Инвариант этого класса может иметь вид

invariant

non_negative_count: count >= 0

bounded: count <= capacity

Первое утверждение выражает свойство АТД. Фактически оно присутствует в родительском классе STACK и потому является избыточным. Здесь оно приводится в педагогических целях. Из окончательной версии класса его нужно изъять. Второе утверждение включает емкость массива - capacity . Это - инвариант реализации.

Сравнив ARRAYED_STACK с представленным ранее классом STACK2 , вы увидите, как сильно он упростился благодаря наследованию. Это сравнение мы продолжим при обсуждении методологии наследования, в ходе которого ответим на критику, звучащую иногда в адрес наследования "по расчету" и так называемого наследования реализаций.

Множественное наследование просто необходимо, когда необходимо задать для класса ряд дополнительных свойств, помимо свойств, заданных базовой абстракцией.

Рассмотрим механизм создания объектов с постоянной структурой (способных сохраняться на долговременных носителях). Поскольку объект является "сохраняемым", то у него должны быть свойства, позволяющие его чтение и запись. В библиотеке Kernel за эти свойства отвечает класс STORABLE , который может быть родителем любого класса. Очевидно, такой класс, помимо STORABLE , должен иметь и других родителей, а значит, схема не сможет работать, не будь множественного наследования. Примером может служить изученное выше наследование с родителями COMPARABLE и NUMERIC . Форма наследования, при которой родитель задает общее структурное свойство, и, чаще всего, имеет имя, заканчивающееся на - ABLE, называется схемой наследования структурноговида.

Без множественного наследования нет способа указать, что некоторая абстракция обладает двумя структурными свойствами - числовыми и сохранения, сравнения и хеширования. Выбор только одногоиз родителей подобен выбору между отцом и матерью.

Вот еще одна типичная ситуация. Многие программные инструменты должны сохранять "историю", что позволяет пользователям:

[x].просмотреть список последних команд;

[x].вторично выполнить последнюю команду;

[x].выполнить новую команду, отредактировав для этого предыдущую;

[x].аннулировать действие последней команды, которая не сумела закончить свою работу.

Такой механизм привлекателен для любой интерактивной среды, однако его создание требует больших усилий. Поэтому историю поддерживают лишь немногие инструменты (к примеру, ряд "командных оболочек" Unix и Windows), да и те нередко частично. Универсальные же решения не зависят от конкретного инструмента. Их можно инкапсулировать в класс, а от него - породить другой класс для управления рабочей сессией любого инструмента. (Решение с применением классов-клиентов допустимо, но не так привлекательно.) И снова без множественного наследования не обойтись, так как недостаточно иметь родителя, знающего только историю.