OO Design with C++: 1. Inheritance, part 1
1 like374 views
The document discusses different types of class classifications in C++, including hierarchical, combinatorial, and parametric classifications. Hierarchical classification organizes classes in a parent-child relationship, with each class having unique characteristics inherited only by its subclasses. Combinatorial classification defines classes based on the meanings of certain properties or parameters. Parametric classification defines classes based on values of some essential parameters, with most class characteristics correlating to the parameters. The document also discusses how inheritance based on the "is-a" relationship can result in errors if classes are incorrectly structured in the hierarchy.
OO Design with C++: 1. Inheritance, part 1
- 1. C++ : наследование, часть 1 Дмитрий Штилерман, Рексофт
- 2. Краткое содержание первой части Открытое наследование (public inheritance) как отношение "is-a” . Иерархическая и другие виды классификаций. Отношение “is-a” - возможные ошибки проектирования и способы их предотвращения. Наследование интерфейса и наследование реализации. Применение виртуальных методов.
- 3. Открытое наследование (public inheritance) - отношение "is-a" class Person {}; class Student : public Person {}; class Teacher : public Person {}; void f(Person&) {…} void g() { Student s; Teacher t; f(s); f(t); } Отношение “is-a” организует объекты в виде иерархической классификации.
- 4. Виды классификаций А какие бывают классификации? Иерархическая Комбинативная Параметрическая Смешанные (на разных уровнях - разные виды) А.А.Любищев, «О форме естественной системы организмов»
- 5. Виды классификаций - иерархическая К лассы находятся в отношении “надкласс-подкласс”. Каждый класс имеет характерные признаки, присущие только ему из всех его «братьев». Пример: систематика живых организмов. Выбор признаков определяет стратегию классификации. Примеры стратегий: Филогенетическая (общность определяется происхождением). Морфологическая (общность определяется формой). Млекопитающие Выкармливают детенышей молоком Приматы Всеядные, зубная система гетеродонтная, глаза направлены вперед Высшие обезьяны Нет хвоста
- 6. Виды классификаций - комбинативная Принадлежность к классу определяется значения ми некоторых признаков. Признаки могут сочетаться произвольным образом . Пример: матрица Boston Consulting Group для оценки компаний . Высокие темпы роста Знаки вопроса Звезды Дойные коровы Собаки Низ кие темпы роста Большая доля рынка Малая доля рынка ???
- 7. Виды классификаций - параметрическая Принадлежность к классу определяется значениями немногих существенных параметров. Большинство характеристик объекта коррелирует с существенными параметрами. Пример: периодическая система элементов (существенный параметр - атомный вес) .
- 8. Отношение “is-a” - как можно ошибиться? (1) class StupidBird {public: virtual void fly() = 0;}; class StupidEagle : public StupidBird {public: virtual void fly();}; class StupidPenguin : public StupidBird {public: virtual void fly();}; Пингвины не умеют летать. Как мы собираемся реализовывать Stupid Penguin::fly()?
- 9. Отношение “is-a” - как можно ошибиться? (2) class Rectangle { public: int getHeight() const; virtual void setHeight(int); int getWidth() const; virtual void setWidth(int); }; void RectangleTest(Rectangle& r) { r.setHeight(4); r.setWidth(5); int S = r.getHeight()*r.getWidth(); assert(S==20); } class Square : public Rectangle { public: void setHeight(int h) { Rectangle::setHeight(h); Rectangle::setWidth(h); } void setWidth(int w) { Rectangle::setWidth(w); Rectangle::setHeight(w); } };
- 10. Отношение “is-a” - как не ошибиться? Важно поведение объекта, а не классификация, действующая в предметной области. Все, верное для базового класса, должно быть верным и для производного. Интерфейс класса должен быть полным и минимальным.
- 11. Отношение “is-a” - The Liskov Substitution Principle If for each object o 1 of type S there is an object o 2 of type T such that for all programs P defined in terms of T, the behavior of P is unchanged when o 1 is substituted for o 2 then S is a subtype of T. Barbara Liskov, “Data Abstraction & Hierarchy” An object-oriented function that uses pointers or references to a base class must be able to use objects of derived classes without knowing it. Robert C. Martin, “The Liskov Substitution Principle”
- 12. Отношение “is-a” - как исправить ошибку? (1) В рамках задачи неверно утверждение «все птицы умеют летать». Значит, неправильно делать fly() методом Bird. Решение из обычного орнитологического определителя: дополнительная теза-антитеза «летает - не летает».
- 13. Отношение “is-a” - как исправить ошибку? (2) class Rectangular { public: virtual int getHeight() const = 0; virtual int getWidth() const = 0; }; class Square : public Rectangular { public: virtual int getHeight() const; virtual int getWidth() const; void setSide(int s); }; class Rectangle : public Rectangular { public: virtual int getHeight() const; virtual int getWidth() const; void setHeight(int h); void setWidth(int w); };
- 14. Наследование интерфейса и наследование реализации При проектировании базовых и производных классов важно различать наследование интерфейса и реализации. Можно наследовать то и другое как по отдельности, так и вместе. Конкретная семантика наследования естественно определяется типом метода. Метод м.б. чисто виртуальный, виртуальный, невиртуальный.
- 15. Наследование интерфейса class Shape {public: virtual void draw() = 0;}; class Circle : public Shape {public: virtual void draw();}; class Rectangle : public Shape {public: virtual void draw();}; Каждая фигура должна уметь себя нарисовать, следовательно метод draw() должен входить в интерфейс Shape . Невозможно нарисовать «фигуру вообще», следовательно Shape::draw() не может иметь реализации. Pure virtual function
- 16. Наследование интерфейса и обязательной реализации class Shape { public: virtual void draw() = 0; virtual void erase() = 0; bool getVisible() const {return m_bVisible;} void setVisible(bool bVisible) { m_bVisible = bVisible; if(m_bVisible) draw(); else erase(); } private: bool m_bVisible; }; Каждую фигуру можно показать или спрятать, используя метод setVisible() . Протокол, по которому работает метод setVisible() , должен быть одним и тем же для всех производных классов. Non-virtual function See also: Template Method pattern
- 17. Наследование интерфейса и реализации по умолчанию (1) class Shape { public: virtual void draw() = 0; virtual void erase() = 0; virtual void redraw() { /* Простейший способ/ erase(); draw(); } }; class Sprite : public Shape { public: virtual void redraw() {/* Оптимизированный способ*/} }; Изображение каждой фигуры можно обновить, используя метод redraw() . Существует простейший всегда работающий способ перерисовки. Для конкретных производных классов может существовать лучший (например, более быстрый) способ перерисовки. Virtual function
- 18. Наследование интерфейса и реализации по умолчанию (2) class Shape { public: virtual void redraw() = 0; protected: void default_redraw() {erase(); draw();} }; class Rectangle : public Shape { public: virtual void redraw() {default_redraw();} }; class Sprite : public Shape { public: virtual void redraw() {/*Оптимизированный способ*/} }; Изображение каждой фигуры можно обновить, используя метод redraw() . Существует способ перерисовки, работающий часто, но не всегда . Каждый производный класс обязан реализовать redraw() , возможно используя реализацию по умолчанию. Pure virtual function & Protected non-virtual function
- 19. Продолжение в следующей серии Public & protected interface . Случаи видимости наследования ( public, protected, private) и их семантика. О тношения “has-a” и “is-implemented-by”. Композиция (aggregation). Делегирование ( delegation) . Изоляция ( insulation ).
Editor's Notes
- #2: Public vs. protected interface - two types of clients {part. Meyers1.41}. Containment as "has-a" or "is-implemented-via" relationship {Meyers1.40} Private inheritance - reasons of use instead of containment {Meyers1.42}