Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:oop:question42

42. Отношение наследования: определение, семантика. Базовый и производный классы. Доступ к членам классов. Построение производного класса специализацией базового. Построение базового класса обобщением производного.

Обсудим, как написать программу учета служащих некоторой фирмы. В ней может использоваться, например, такая структура данных:

            struct employee {            // служащие
                 char*     name;         // имя
                 short     age;          // возраст
                 short     department;   // отдел
                 int       salary;       // оклад
                 employee* next;
                 // ...
             };

Поле next нужно для связывания в список записей о служащих одного отдела (employee). Теперь попробуем определить структуру данных для управляющего (manager):

            struct manager {
               employee emp;    // запись employee для управляющего
               employee* group; // подчиненный коллектив
               short   level;
               // ...
            };

Управляющий также является служащим, поэтому запись employee хранится в члене emp объекта manager. Для человека эта общность очевидна, но для транслятора член emp ничем не отличается от других членов класса. Указатель на структуру manager (manager*) не является указателем на employee (employee*), поэтому нельзя свободно использовать один вместо другого. В частности, без специальных действий нельзя объект manager включить в список объектов типа employee. Придется либо использовать явное приведение типа manager*, либо в список записей employee включить адрес члена emp. Оба решения некрасивы и могут быть достаточно запутанными. Правильное решение состоит в том, чтобы тип manager был типом employee с некоторой дополнительной информацией:

          struct manager : employee {
            employee* group;
            short level;
            // ...
          };

Класс manager является производным от employee, и, наоборот, employee является базовым классом для manager. Помимо члена group в классе manager есть члены класса employee (name, age и т.д.).

Графически отношение наследования обычно изображается в виде стрелки от производных классов к базовому:

            employee
               ^
               |
             manager

Обычно говорят, что производный класс наследует базовый класс, поэтому и отношение между ними называется наследованием. Иногда базовый класс называют суперклассом, а производный - подчиненным классом. Но эти термины могут вызывать недоумение, поскольку объект производного класса содержит объект своего базового класса. Вообще производный класс больше своего базового в том смысле, что в нем содержится больше данных и определено больше функций. Имея определения employee и manager, можно создать список служащих, часть из которых является и управляющими:

          void f()
          {
            manager m1, m2;
            employee e1, e2;
            employee* elist;
            elist = &m1;           // поместить m1 в elist
            m1.next = &e1;         // поместить e1 в elist
            e1.next = &m2;         // поместить m2 в elist
            m2.next = &e2;         // поместить m2 в elist
            e2.next = 0;           // конец списка
          }

Поскольку управляющий является и служащим, указатель manager* можно использовать как employee*. В то же время служащий не обязательно является управляющим, и поэтому employee* нельзя использовать как manager*. В общем случае, если класс derived имеет общий базовый класс base, то указатель на derived можно без явных преобразований типа присваивать переменной, имеющей тип указателя на base. Обратное преобразование от указателя на base к указателю на derived может быть только явным:

         void g()
         {
           manager mm;
           employee* pe = &mm;  // нормально
           employee ee;
           manager* pm = ⅇ  // ошибка:
                               // не всякий служащий является управляющим
           pm->level = 2;      // катастрофа: при размещении ee
                               // память для члена `level' не выделялась
          pm = (manager*) pe;  // нормально: на самом деле pe
                               // не настроено на объект mm типа manager
          pm->level = 2;       // отлично: pm указывает на объект mm
                               // типа manager, а в нем при размещении
                               // выделена память для члена `level'
       }

Иными словами, если работа с объектом производного класса идет через указатель, то его можно рассматривать как объект базового класса. Обратное неверно. Отметим, что в обычной реализации С++ не предполагается динамического контроля над тем, чтобы после преобразования типа, подобного тому, которое использовалось в присваивании pe в pm, получившийся в результате указатель действительно был настроен на объект требуемого типа.

examination/oop/question42.txt · Последние изменения: 2014/01/15 08:22 (внешнее изменение)