Dariusz Wardowski
Relacja „ma”
Przykłady relacji typu „ma”:
Student ma nazwisko
Wielokąt ma wierzchołki (punkty) Stos maelementy
Dla obiektów między którymi zachodzi relacja typu „ma” stosujemy technikę obudowywania, czyli tworzymy klasę złożoną z obiektów innych klas.
class Wielokat {
private:
int iloscWierzcholkow;
TabPunktow wierzcholki;
public:
… };
class TabPunktow {
private:
int rozmiar;
Punkt* tabP;
public:
… };
W przypadku techniki obudowywania (kompozycji), klasa Wielokatdziedziczy jedynie dostęp do implementacji, a nie do interfejsu obiektu klasy TabPunktow.
class Punkt {
private:
double x;
double y;
public:
double getX();
double getY();
};
Inicjalizacja obiektów wewnętrznych (obudowanych)
Z uwagi na to, że klasy obudowujące obiekty nie dziedziczą interfejsów publicznych tych obiektów, nie można używad konstruktorów klasa tychże obiektów w sposób jawny, tylko przy pomocy listy inicjatorów. Przy czym na liście inicjatorów umieszczamy nazwy obiektów, a nie klas.
class Wielokat {
private:
int iloscWierzcholkow;
TabPunktow wierzcholki;
public:
Wielokat(int iw, TabPunktow tp);
};
Wielokat::Wielokat(int iw):wierzcholki(iw) {
iloscWierzcholkow = iw;
}
class TabPunktow {
private:
int rozmiar;
Punkt* tabP;
public:
TabPunktow(int r) {
rozmiar = r;
tabP = new Punkt[r];
} };
Metody publiczne obiektu obudowanego
Klasa obudowująca dany obiekt nie dziedziczy interfejsu publicznego, ale może z niego korzystad w metodach swojej klasy.
class Wielokat {
private:
int iloscWierzcholkow;
TabPunktow wierzcholki;
public:
Wielokat(int iw, TabPunktow tp);
void wypiszWierzcholki();
};
Wielokat::Wielokat(int iw):wierzcholki(iw) {
iloscWierzcholkow = iw;
}
void Wielokat::wypiszWierzcholki() {
wierzcholki.wypisz();
}
class TabPunktow {
private:
int rozmiar;
Punkt* tabP;
public:
TabPunktow(int r) {
rozmiar = r;
tabP = new Punkt[r];
}
void wypisz();
};
void TabPunktow::wypisz() {
for (int i=0; i<rozmiar; i++) {
cout <<”(”<<tabP[i].getX() << ”,”;
cout << tabP[i].getY()<<”)”;
} }
Dziedziczenie prywatne
Dziedziczenie prywatne to inny sposób zaimplementowania relacji typu ma między dwiema klasami.
Podczas dziedziczenia prywatnego zarówno publiczne jak i chronione składowe klasy macierzystej stają się prywatnymi składowymi klasy potomnej.
W konsekwencji publiczne metody klasy macierzystej nie wchodzą w skład publicznego interfejsu obiektu, który dziedziczy. Metody te jednak mogą byd używane wewnątrz metod klasy potomnej.
Zatem w przypadku dziedziczenia prywatnego klasa potomna nie dziedziczy interfejsu publicznego klasy macierzystej, ale dziedziczy jej implementację.
class Wielokat : private TabPunktow {
… };
Dziedziczenie prywatne jest domyślnym kwalifikatorem dostępu.
Kompozycja klas a dziedziczenie prywatne
Obudowanie (kompozycja) polega na dodaniu nazwanego obiektu do klasy, jako kolejnego pola składowego.
Dziedziczenie prywatne natomiast dodaje obiekt do klasy, ale jako nienazwany obiekt dziedziczony (podobiekt).
class Wielokat : private TabPunktow {
…
public:
Wielokat(int iw);
};
Wielokat::Wielokat(int iw):TabPunktow(iw) {
… }
Zauważmy, że na liście inicjatorów konstruktora znajduje się nazwa klasy.
Kompozycja vs. dziedziczenie prywatne
Zarówno technika obudowywania obiektu jak i technika dziedziczenia realizuje relację typu
„ma”. Zatem który sposób jest lepszy?
Zalety kompozycji
• Prostsza metoda.
• Jawnie nazwane obiekty obudowane.
• Można wykorzystad więcej niż jeden podobiekt tej samej klasy, podczas gdy dziedziczenie ogranicza nas do jednego.
Zalety dziedziczenia prywatnego
• Dostęp do pól chronionych klasy macierzystej
• Możliwośd redefinicji funkcji wirtualnych.
• Przy kompozycji można wykorzystad więcej niż jeden podobiekt tej samej klasy, podczas gdy dziedziczenie ogranicza nas do jednego.
Dziedziczenie chronione (protected)
Podczas dziedziczenia chronionego, składowe publiczne i chronione klasy macierzystej stają się składowymi chronionymi klasy potomnej. W ten sposób dziedziczenie z klasy potomnej daje możliwośd klasie trzeciej generacji (tj. dziedziczącej po potomnej) dostęp do interfejsu publicznego klasy macierzystej.
class A {
private: int x;
protected: int y;
public: int z;
};
class B: protected A {
… };
Zmienne y i z stają się chronionymi składowymi klasy A.
class C: private A {
… };
Zmienne y i z stają się prywatnymi składowymi klasy C.
public potected private
składowe klasy
macierzystej public protected private
składowe publiczne są
składowe chronione są
składowe prywatne są
składowymi publicznymi klasy potomnej
składowymi chronionymi klasy potomnej
składowymi prywatnymi klasy potomnej składowymi
chronionymi klasy potomnej
składowymi chronionymi klasy potomnej
składowymi prywatnymi klasy potomnej Dostępne poprzez
interfejs publiczny klasy macierzystej
Dostępne poprzez interfejs publiczny klasy macierzystej
Dostępne poprzez interfejs publiczny klasy macierzystej
Dyrektywa using
class A {
private:
int x;
int y;
public:
int getX();
int getY();
};
class B: private A {
public:
int getX() {
return A::getX();
} };
Klasa B udostępnia składową prywatna x klasy A poprzez opakowanie jednej funkcji drugą.
Analogiczny efekt można uzyskad stosując dyrektywę using.
class B: private A {
public:
using A::getX; //bez nawiasów!
};
Dyrektywa using udostępnia metodę getX() klasy A tak jakby była metodą publiczną klasy B pomimo dziedziczenia prywatnego.
Dziedziczenie wielokrotne
Dziedziczenie wielokrotne polega na dziedziczeniu z więcej niż jednej klasy macierzystej. Np.:
class Dyrektor: public Pracownik, public Osoba {…};
class Banan: public Owoc, public Produkt {…};
class Student: public Osoba, private Wyniki {…};
class ChoryPacjent: public Chory , public Pacjent {…};
Analogicznie jak przy dziedziczeniu z jednej klasy macierzystej, wielokrotne dziedziczenie publiczne wyrazi relację typu „jest”, natomiast wielokrotne dziedziczenie prywatne wyrazi relację typu „ma”.
Problemy ze wspólnym potomkiem
ChoryPacjent
Pacjent Chory
Osoba
Klasa Osoba
class Osoba {
private:
char imie[20];
char nazwisko[20];
public:
Osoba();
Osoba(const char* i, const char* n);
Osoba(const Osoba & o);
virtual ~Osoba() = 0;
virtual void wprowadzDane();
virtual void pokaz() const;
};
Osoba::Osoba() {
strcpy(imie,"brak");
strcpy(nazwisko,"brak");
}
Osoba::Osoba(const char* i, const char* n) {
strncpy(imie,i,20);
strncpy(nazwisko,n,20);
}
Osoba::Osoba(const Osoba & o) {
strcpy(imie,o.imie);
strcpy(nazwisko,o.nazwisko);
}
Osoba::~Osoba() {}
void Osoba::wprowadzDane() {
cout << "Podaj imie: "; cin >> imie;
cout << "Podaj nazwisko: "; cin >> nazwisko;
Klasa Chory
class Chory: public Osoba {
private:
char choroba[30];
public:
Chory();
Chory(const char* i, const char* n, const char* c);
Chory(const Osoba & o, const char* c);
virtual void wprowadzDane();
virtual void pokaz() const;
};
Chory::Chory() : Osoba() {
strcpy(choroba,"nierozpoznana");
}
Chory::Chory(const char* i, const char* n, const char* c) : Osoba(i,n)
{
strncpy(choroba,c,30);
}
Chory::Chory(const Osoba & o, const char* c) : Osoba(o)
{
strncpy(choroba,c,30);
}
void Chory::wprowadzDane() {
Osoba::wprowadzDane();
cout << "Rozpoznanie choroby: "; cin >>
choroba;
}
void Chory::pokaz() const {
Osoba::pokaz();
cout << "Rozpoznanie choroby: " << choroba
<< endl;
Klasa Pacjent
class Pacjent: public Osoba {
protected:
int nrPrzychodni;
public:
Pacjent() : Osoba(), nrPrzychodni(0) {}
Pacjent(const char* i, const char* n, int nr): Osoba(i,n), nrPrzychodni(nr) {}
Pacjent(const Osoba & o, int nr) : Osoba(o), nrPrzychodni(nr) {}
virtual void wprowadzDane();
virtual void pokaz() const;
};
void Pacjent::wprowadzDane() {
Osoba::wprowadzDane();
cout << "Nr przychodni: "; cin >> nrPrzychodni;
}
void Pacjent::pokaz() const {
Osoba::pokaz();
cout << "Nr przychodni: " << nrPrzychodni << endl;
}
Klasa ChoryPacjent
class ChoryPacjent: public Chory, public Pacjent {
};
Klas ChoryPacjent dwukrotnie dziedziczy po klasie Osoba, w konsekwencji dziedziczy dwa podobiekty Osoba, co jest powodem następującej niejednoznaczności:
ChoryPacjent cp;
Osoba* o = &cp; //błąd! Niejednoznaczne odwołanie do adresu Osoba
Należy wskazad konkretny obiekt posługując się jawnym rzutowaniem:
Osoba* o1 = (Chory *) &cp;
Osoba* o2 = (Pacjent *) &cp;
Wirtualna klasa macierzysta
W celu rozwiązania problemu wielości kopii tych samych obiektów wewnątrz jednego (chory pacjent ma dwa imiona i dwa nazwiska), stosuje się tzw. wirtualne klasy macierzyste.
Mechanizm wirtualnych klas macierzystych powoduje, że obiekty dziedziczące po wielu klasach współdzielących tę samą klasę macierzystą, dziedziczą tylko jeden obiekt tej wspólnej klasy.
class Chory: virtual public Osoba {…};
class Pacjent: virtual public Osoba {…};
class ChoryPacjent: public Chory, public Pacjent {…};
W ten sposób obiekt ChoryPacjent zawiera tylko jedną kopię podobiektu Osoba.
Problem z konstruktorem
W dziedziczeniu wielokrotnym mechanizm polegający na wywoływaniu konstruktorów bezpośrednich klas macierzystych nie działa w przypadku macierzystych klas wirtualnych.
//źle
ChoryPacjent(const char* i, const char* n, char* c, int nr) : Chory(i,n,c), Pacjent(i, n, nr) {}
Gdyby powyższy konstruktor był prawidłowy, informacje o imieniu i nazwisku do obiektu Osoba trafiłyby dwiema ścieżkami. Działanie takie jest blokowane, jeżeli klasa macierzysta jest wirtualną.
Aby zainicjalizowad pola obiektu klasy macierzystej przed utworzeniem obiektów klas potomnych, należywywoład odpowiedni konstruktor klasy macierzystej w sposób jawny.
ChoryPacjent(const char* i, const char* n, char* c, int nr) : Osoba(i,n), Chory(i,n,c), Pacjent(i, n, nr) {}
Jeżeli klasa dziedziczy z klas, które dziedziczą po wirtualnej klasie macierzystej, wówczas konstruktor tej pierwszej klasy musi jawnie wywoływad konstruktor tej drugiej klasy. (Uwaga dotyczy wywołania innego niż domyślnego konstruktora macierzystej klasy wirtualnej).
Niejednoznacznośd metod
Dziedziczenie wielokrotne zazwyczaj prowadzi do niejednoznaczności wywołao funkcji.
Najlepszym rozwiązaniem jest przedefiniowanie wszystkich metod w klasie, która dziedziczy z wielu klas macierzystych. W przedefiniowanych metodach przeważnie wskazujemy w sposób jawny, które wersje metod chcemy wywoład. Patrz kod.
