Бертран Мейер - Основы объектно-ориентированного программирования

Рис. 8.16. Различные формы присваивания и клонирования

Рассмотрим простое присваивание ссылки:

b := a

В состоянии B , показанном на рисунке, цель b в результате присваивания присоединена к объекту O1 , к которому присоединен источник a . Никаких новых объектов не создается.

Далее рассмотрим операцию клонирования:

c := clone (a)

Эта инструкция, как показывает раздел C нашего рисунка, создает новый объект O4 , с полями, идентичными полям объекта O1 . Будут скопированы два ссылочных поля, и значения ссылок будут указывать на те же объекты O1 и O3 , как и поля оригинального объекта O1 . Но, заметьте, не происходит дублирования самого объекта O3 , и никакого другого объекта помимо дублирования O1 . По этой причине базисная операция clone называется поверхностным клонированием, - она останавливается на первом уровне объектной структуры.

В некоторых ситуациях вы, возможно, захотите пойти дальше и дублировать структуру рекурсивно без введения разделяемых ссылок. Функция глубокого клонирования deep_clone позволяет достичь цели. Процесс создания deep_clone (y) рекурсивно следует за всеми ссылочными полями, содержащимися в объекте, дублируя полную структуру. (Если y это void , то и результат будет также void .) Эта функция будет, конечно же, правильно обрабатывать циклические ссылочные структуры.

Нижняя часть на рисунке - раздел D - иллюстрирует выполнение этой операции:

d := deep_clone (a)

В этом случае не появляются новые разделяемые ссылки. Все объекты, прямо или косвенно доступные объекту O1 , будут дублированы, создавая новые объекты O5 , O6 и O7 . Нет никаких связей между старыми объектами ( O1 , O2 и O3 ) и новыми. Объект O5 , дублирующий O1 , имеет собственные ссылки на себя.

Так же, как необходимы операции глубокого и поверхностного клонирования, необходимо иметь глубокий вариант эквивалентности. Функция deep_equal сравнивает две объектные структуры, определяя их структурную идентичность. В примере, показанном на рисунке, deep_equal выполнимо для любой пары из a , b и d . В то же время equal (a, c) истинно, поскольку поля объектов O1 и O4 идентичны, equal (a, d) - ложно. Фактически equal не выполнимо ни для одной пары из d и любого элемента оставшейся тройки. В целом имеют место следующие свойства:

[x].В результате присваивания x := clone (y) или вызова x.copy (y) , выражение equal (x, y) имеет значение true (в случае присваивания это свойство имеет место независимо от того, имеет ли y значение void ).

[x].В результате присваивания x := deep_clone (y) , выражение deep_equal (x, y) имеет значение true .

Эти свойства будут отражены в постусловиях соответствующих подпрограмм.

Изучение глубокого копирования и эквивалентности приводит к механизму, обеспечивающему серьезные практические преимущества ОО-метода, естественно, при условии его доступности в среде разработки.

До сих пор обсуждение не затрагивало вопросов ввода и вывода. Но, конечно, ОО-системе необходимо общаться с внешним миром и другими системами. Такое общение предполагает возможность чтения и записи объектов в различные хранилища - файлы, базы данных, сеть.

Для экземпляров таких классов, как POINT или BOOK1 сохранение и возвращение объектов не является какой-либо новинкой. Эти классы, используемые в качестве первых примеров этой лекции, имеют атрибуты таких типов, как INTEGER , REAL и STRING , для которых доступно хорошо понятное внешнее представление. Сохранение или возвращение экземпляра такого класса из файла подобно выполнению операций ввода-вывода записей в языке Паскаль или структур языка С. Для этих хорошо известных технических проблем существуют стандартные решения. Поэтому резонно ожидать, что объектам в хорошем ОО-окружении можно предоставить процедуры общего назначения, скажем read и write , которые подобно clone и copy будут доступны для всех классов.

Но такие механизмы не могут нас полностью устраивать, поскольку они не управляют главным элементом объектной структуры - ссылками. Так как ссылки могут быть представлены адресами памяти или чем-то подобным, то и для них можно найти подходящее внешнее представление. Это не самая трудная часть проблемы. Сложнее обстоит дело с передачей смысла самих ссылок. Ссылки присоединены к объектам и бесполезны в отсутствие этих объектов. Так что, как только мы начинаем иметь дело с нетривиальными объектами - объектами, содержащими ссылки, нас перестают устраивать старые механизмы сохранения и возвращения, работающие только со значениями. Механизмы должны вместе с объектом обрабатывать и всех его связников (dependents)в соответствии со следующим определением:

Определение: связники, прямые связники

Прямыми связниками объекта являются объекты, присоединенные к его ссылочным полям, если таковые имеются.

Связниками объекта являются сам объект и (рекурсивно) связники его прямых связников.

Для структуры объектов, показанной на рис.8.17, было бы бессмысленно сохранить в файле или передать по сети только объект O1 . Операция должна включать связников O1 - объекты O2 и O3 .

Рис. 8.17. Три взаимно зависимых объекта

В этом примере любой из трех объектов рассматривает оставшиеся два как своих связников. В примере, показанном на рис.8.18, объект W1 можно сохранить независимо, но сохранение объектов B1 или B2 требует сохранения также и W1 .

Рис. 8.18. Объекты «Book» и «Writer»

Понятие связников неявно присутствует в представлении deep_equal . Вот общее правило:

Принцип Замыкания Сохраняемости (Persistence Closure principle)