Эффективная подготовка к государственным междисциплинарным экзаменам для студентов технических специальностей (стр. 43 )

class Basis1 {

public:

void func();};

class Basis2 {

public:

void func();

};

class Inherit : public Basis1, public Basis2 {

};

void main() {

Inherit inh;

inh. Basis1::func();};

При наследовании, производный класс может обращаться к общим элементам базового класса, как будто эти элементы определенны внутри самого производного класса. Для доступа к частным (private) данным базового класса производный класс должен использовать интерфейсные функции базового класса.

Чтобы обеспечить производным классам прямой доступ к определенным элементам, в то же время, защищая эти элементы от оставшейся части программы, С++ обеспечивает защищенные элементы класса (protected). Производный класс может обращаться к защищенным элементам базового класса, как будто они являются общими. Однако для оставшейся части программы защищенные элементы эквивалентны частным.

Внутри конструктора производного класса программа должна вызывать конструкторы базовых классов, указывая двоеточие, имя конструктора базового класса и соответствующие параметры.

3. Виртуальные функции в языке С++

Виртуальная функция — в объектно-ориентированном программировании метод (функция) класса, который может быть переопределён в классах-наследниках так, что конкретная реализация метода для вызова будет определяться во время исполнения. Функции, которые должны быть переопределены в классах-наследниках, описываются ключевым словом virtual и называются виртуальными. Таким образом, программисту необязательно знать точный тип объекта для работы с ним через виртуальные методы: достаточно лишь знать, что объект принадлежит классу или наследнику класса, в котором метод объявлен.

Виртуальные функции — один из важнейших приёмов реализации полиморфизма. Они позволяют создавать общий код, который может работать как с объектами базового класса, так и с объектами любого его класса-наследника. При этом базовый класс определяет способ работы с объектами, и любые его наследники могут предоставлять конкретную реализацию этого способа.

В базовом классе описываются функции, которые могут переопределяться в любом производном классе. Транслятор и загрузчик обеспечат правильное соответствие между объектами и применяемыми к ним функциями. Такие функции без реализации называются «чисто виртуальными» (калька с англ. pure virtual) или абстрактными. Класс, содержащий хотя бы один такой метод, тоже будет абстрактным. Объект такого класса создать нельзя. Наследники абстрактного класса должны предоставить реализацию для всех его абстрактных методов, иначе они, в свою очередь, будут абстрактными классами.

Служебное слово virtual (виртуальная) показывает, что функция может иметь разные версии в разных производных классах, а выбор нужной версии при вызове - это задача транслятора. Тип функции указывается в базовом классе и не может быть переопределен в производном классе. При построении производного класса надо определять только те функции, которые в нем действительно нужны.

class employee {

public:

static void print_list();

virtual void print() const;

};

Правила описания и использования виртуальных функций-методов следующие:

1. Виртуальная функция может быть только методом класса.

2. Любую перегружаемую операцию-метод класса можно сделать виртуальной, например, операцию присваивания или операцию преобразования типа.

3. Виртуальная функция, как и сама виртуальность, наследуется.

4. Виртуальная функция может быть константной.

5. Если в базовом классе определена виртуальная функция, то метод производного класса с такими же именем и прототипом (включая тип возвращаемого значения и константность метода) автоматически является виртуальным (слово virtual указывать необязательно) и замещает функцию-метод базового класса.

6. Конструкторы не могут быть виртуальными.

7. Статические методы не могут быть виртуальными.

8. Деструкторы могут (чаще — должны) быть виртуальными — это гарантирует корректный возврат памяти через указатель базового класса.

Пример на C++, иллюстрирующий отличие виртуальных функций от невиртуальных:

class Ancestor

{

public:

virtual void function1 () { cout << "Ancestor::function1()" << endl; }

void function2 () { cout << "Ancestor::function2()" << endl; }

};

class Descendant : public Ancestor

{

public:

virtual void function1 () { cout << "Descendant::function1()" << endl; }

void function2 () { cout << "Descendant::function2()" << endl; }

};

Descendant* pointer = new Descendant ();

Ancestor* pointer_copy = pointer;

pointer->function1 ();

pointer->function2 ();

pointer_copy->function1 ();

pointer_copy->function2 ();

В этом примере класс Ancestor определяет две функции, одну из них виртуальную, другую — нет. Класс Descendant переопределяет обе функции. Однако, казалось бы, одинаковое обращение к функциям, даёт разные результаты. На выводе программа даст следующее:

Descendant::function1()

Descendant::function2()

Descendant::function1()

Ancestor::function2()

То есть, в случае виртуальной функции, для определения реализации функции используется информация о типе объекта и вызывается «правильная» реализация, независимо от типа указателя. При вызове невиртуальной функции, компилятор руководствуется типом указателя или ссылки, поэтому вызываются две разные реализации function2(), несмотря на то, что используется один и тот же объект.

Следует отметить, что в С++ можно, при необходимости, указать конкретную реализацию виртуальной функции, фактически вызывая её невиртуально:

pointer->Ancestor::function1 ();

для нашего примера выведет Ancestor::function1(), игнорируя тип объекта.

4. Полиморфизм. На примере С++

Полиморфизм (в языках программирования) — взаимозаменяемость объектов с одинаковым интерфейсом. Полиморфизм — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с абстракцией, инкапсуляцией и наследованием).

Полиморфизм позволяет писать более абстрактные программы и повысить коэффициент повторного использования кода. Целью полиморфизма, применительно к объектно-ориентированному программированию, является использование одного имени для задания общих для класса действий. Общность имеет внешнее и внутреннее выражение. Внешне общность проявляется как одинаковый набор методов с одинаковыми именами и сигнатурами, типами аргументов и результатов (статический полиморфизм). Внутренняя общность есть одинаковая функциональность методов (динамический полиморфизм).

1. Полиморфный объект может изменять форму во время выполнения программы.

2. Вы создаете полиморфные объекты, используя классы, порожденные от существующего базового класса.

3. В базовом для полиморфного объекта классе вы должны определить одну или несколько функций как виртуальные (virtual).

4. В общем случае полиморфные объекты отличаются использованием виртуальных функций базового класса.

5. Для создания полиморфного объекта вам необходимо создать указатель на объект базового класса.

6. Для изменения формы полиморфного объекта вы просто направляете указатель на различные объекты, присваивая новый адрес объекта указателю на полиморфный объект.

7. Производные классы должны обеспечить определение функции для каждой чисто виртуальной функции базового класса.

Примеры:

// Статический полиморфизм

extern void SendJobToDevice(PrintJobText *,DeviceLaser *);

extern void SendJobToDevice(PrintJobText *,DeviceJet *);

extern void SendJobToDevice(PrintJobHTML *,DeviceLaser *);

extern void SendJobToDevice(PrintJobHTML *,DeviceJet *);

...

sendJobToDevice(printJob, device);

// Динамический полиморфизм

PrintJobText *printJob; Device *device;

...

device->print(printJob);

5. Инкапсуляция. На примере С++

Инкапсуляция — это механизм, который объединяет данные и код, манипулирующий этими данными, а также защищает и то, и другое от внешнего вмешательства или неправильного использования. Смысл инкапсуляции состоит в том, что внешний пользователь не знает детали реализации объекта, работая с ним путём предоставленного объектом интерфейса.

Все члены класса декларируются как общие (ключевое слово public), собственные (private) или защищённые (protected). Общий член класса доступен любой функции без ограничений. Собственный член доступен только функциям-членам этого класса и функциям, для которых этот доступ разрешен в явном виде (друзьям). Защищённые члены доступны только функциям-членам класса-наследника, а также собственным функциям-членам класса и друзьям.

Как правило, «хорошим тоном» считается сокрытие всех данных в собственные члены или как минимум в защищённые, делая общими только те функции-члены, которые являются необходимыми для интерфейса класса, скрывающего детали реализации.

Пример 1:

Class A{

private:

int a, b; //скрытые свойства

void DoSomething(void); //скрытый метод.

public:

int ReturnSomethig(void); //открытый интерфейс

};

Пример 2:

class window

{