10.2. НАСЛЕДОВАНИЕ
Любой объект может быть объявлен
потомком ранее описанного объекта. В этом
случае он наследует все данные и методы
объекта-родителя и может дополнять их
своими данными и методами. Например,
объект TLJNE, описывающий линию, можно
объявить следующим образом:
type TPoint = object
end: {Конец описания объекта TPOINT)
TLIne = object(TPoint)
XE.YE: integer; {Координаты второго конца)
Procedure SetLineLocatIon(x1.y1,x2.y2: integer);
{Задает новое положение линии на экране)
Procedure GetLineLocatlon(var x1l ,y11,x2l,y2l: Integer);
(Возвращает координаты линии) Procedure
SetLIneVisible(vis: Boolean):
{Выводит или гасит линию)
end; {Конец описания объекта TLINE)
При объявлении объекта-потомка за словом
OBJECT в круглых скобках указывается имя
объекта-родителя. У объекта может быть
сколько угодно потомков, но только один
родитель.
При объявлении объекта-потомка TUNE
перечислены лишь те данные и методы,
которых недостает в объекте-родителе TPOINT,
остальные TLINE автоматически наследует от
своего родителя.
Таким образом, описание объекта-потомка
TLINE эквивалентно такому описанию объекта
TLINE_ANOTHER:
type
TLine_Another = object
X, Y Integer; {Координаты начала линии}
Color word; {Цвет линии)
Visible Boolean: (Признак светимости)
XE.YE: Integer: {Координаты второго конца)
Procedure SetLocation(NewX, NewY: integer);
{Задает новое положение начала линии)
Procedure SetColor(NewColor: word):
{Устанавливает цвет линии)
Procedure SetVIsible(Vis: Boolean);
{Выводит или гасит линию)
Procedure GetLocation(var XLoc, YLoc: integer):
{Возвращает координаты начала линии)
Function GetColor: word;
{возвращает цвет линии)
Function GetVisible: Boolean;
{Возвращает признак светимости линии)
Procedure SetLIneLocationfxl.X1,Y1,x2 ,y2: integer);
{Задает новое положение линии на экране)
Procedure GetLineLocatlon(var x11,y1l,x2l,y2l):Integer);
{Возвращает координаты линии)
Procedure SetLineVJsible(vis: Boolean);
{Выводит или гасит линию)
end; {Конец описания объекта TLIne_Another)
Из этого примера видно главное
преимущество наследования: npи описании
объекта-потомка Вам нет необходимости
заново описывать уж существующие в
объекте-родителе поля и методы. Потомок
просто ж пользует их нужным образом для
реализации требуемых от него действий
Все, в чем нуждается потомок, - это описать
специфичные для него поля методы,
недостающие в объекте-родителе.
Наследование распространяется на любые
объекты, в том числе и объекты-потомки:
если в качестве родителя указано имя
объекта, который сам по себе является
потомком, новый объект наследует все
свойства своего родителя и все свойства
своих прародителей. Таким образом,
наследование обеспечивает создание
дерева родственных объектов.
Как и любое другое дерево, дерево
объектов имеет «корень» - объект
являющийся прародителем всех других
объектов иерархии, и «ветви» порожденные
от него потомки. По мере передвижения от
корня к ветвям и перехода с ветви на ветвь
объекты разрастаются в своих размерах,
присоединяя к себе все новые и новые поля
и методы. Если иерархия объектов хорошо
продумана, на каждом ее уровне к объекту-родителю
добавляются только необходимые поля и
методы, поэтому в таком разрастании на
самом деле нет ничего плохого. Более того,
компоновщик Турбо Паскаля тщательно
проверит откомпилированную программу и
удалит из нее все лишнее - в том числе в
исполняемую программу (ЕХЕ-файл) не будут
включены методы, которые по каким-либо
причинам не используются в программе.
Механизм наследования - это, пожалуй,
самое мощное свойство ООП. Без
наследования объекты превращаются в
простую комбинацию данных и подпрограмм,
не дающую качественных преимуществ по
сравнению с традиционными для Паскаля
процедурами и модулями. Наоборот,
механизм наследования позволяет строить
библиотеку по принципу «от простого - к
сложному». Вводя с помощью наследования
новый объект в свою библиотеку,
программист в максимальной степени
использует уже созданные (и, возможно,
отлаженные) ранее объекты. Такой принцип
конструирования программ называется
восходящим программированием. В отличие
от нисходящего программирования, он не
дает возможности поэтапного создания
программы. Мелкие детали реализации
объектов заслоняют собою генеральный
алгоритм, поэтому при использовании ООП
рекомендуется сочетание подходов:
методами нисходящего программирования
генеральный алгоритм расчленяется на ряд
относительно крупных и законченных в
смысловом отношении фрагментов (модулей),
а реализация этих фрагментов может
основываться на объектно-ориентированном
программировании.
Другое применение ООП - это разработка
коммерческих библиотек программирования.
Прекрасным примером такого рода
применения ООП является уже
упоминавшаяся библиотека Turbo Vision.
10.3. ПОЛИМОРФИЗМ
Объект-потомок может не только
дополнять поля и методы родителя, но и
заменять методы родителя на новые (заменять
поля родителя нельзя!). Например, вместо
правила SETLJNEVISJBLE мы могли бы в объекте TLINE
объявить правило SETVISIBLE, которое в этом
случае перекроет (заменит собой)
одноименное правило объекта-родителя TPOINT.
В результате, к разным родственным
объектам TPOINT и TUNE можно было бы применять
одноименные правила SETVISIBLE,
обеспечивающие сходные в смысловом
отношении действия - показать или сделать
невидимым графический объект. Свойства,
позволяющее называть разные
алгоритмические действия одним именем,
называется полиморфизмом.
В следующем простом примере два
родственных объекта владеют разными (но
одноименными) методами OUT:
TYPE
ТА = object:
Procedure Out:
end;
ТВ = obJect(TA)
Procedure Out;
end;
Procedure ТА.Out;
Begin
Write In ('МЕТОД ТА.OUT')
end;
Procedure ТВ.Out;
begin
Wrlteln('Метод ТВ.Out')
end:
var
А: ТА;
В: ТВ;
begin
A.Out:
B.Out
end.
В результате прогона программы
на экран выводятся строки: МЕТОД TA.OUT
Метод TB.Out
В процессе компиляции будет
установлена связь объекта с нужным
методом, так что обращения A.OVT и В.OUT
приводят к вызову разных методов. Такое
связывание объектов и инкапсулированных
в них полей с методами называется ранним,
так как оно осуществляется на этапе
компиляции. В Турбо Паскале существует
возможность связывания данных с методами
на этапе исполнения программы - такое
связывание называется поздним. При
позднем связывании в описании объекта
соответствующий метод дополняется
стандартной директивой VIRTUAL. Такие методы
называются виртуальными. В отличие от
этого методы, с которыми осуществлено
раннее связывание (на этапе компиляции),
называются статическими.
Появление директивы VIKTIJAL в объявлении
метода как бы предупреждает компилятор: «Пока
ты не знаешь, что я хочу. Придет время -запроси
образец!». Встретившись с таким
объявлением, компилятор не будет
устанавливать связь объекта с методом.
Вместо этого он создаст специальную
таблицу, которая называется таблицей
виртуальных методов (ТВМ). В этой таблице
хранятся адреса точек входа всех
виртуальных методов. Для каждого типа
объекта создается своя ТВМ и каждый
экземпляр объекта пользуется этой
единственной для объектов данного типа
таблицей. ТВМ обеспечивает работающую
программу механизмом связывания объекта
с полями. Фактическое связывание
осуществляется с помощью обращения к
конструктору - специальному методу,
который во всем подобен обычной
процедуре, но в заголовке вместо PROCEDURE
содержит зарезервированное слово CONSTRUCTOR.
В момент обращения к конструктору в
специальное поле объекта заносится адрес
нужной ТВМ, в результате чего все
виртуальные методы (в том числе и
унаследованные от родителей!) получают
доступ к нужным полям.
Таким образом важным отличием позднего
связывания от раннего является то
обстоятельство, что при его
использовании полиморфизм
распространяется не только от текущего
уровня иерархии вниз, к потомкам, но также
и вверх, к родителям.
Чтобы продемонстрировать отличие
раннего связывания от позднего,
рассмотрим следующий пример. Пусть имеем
такую программу:
type
ТА = object Procedure Out;
{Выводит сообщение методом OutStr}
FunctIon OutStr: string;
{Выдает строку 'МЕТОД ТА.OUTSTR"}
end;
ТВ =object(TA)
Function OutStr: string:
{Выдает строку "Метод ТВ.OutStr'}
end;
Procedure ТА.Out;
begin
Writeln(OutStr)
end;
Function ТА.OutStr: string;
begin
OutStr := 'МЕТОД ТА.OUTSTR'
end;
Function ТВ.OutStr: string;
begin
OutStr := 'Метод ТВ.OutStr'
end;
var
А: ТА; В: ТВ:
Begin
A.Out;
B.Out
end.
В результате прогона на
экран будет выведено: МЕТОД TA.OUTSTR МЕТОД
TA.OUTSTR
Как и следовало ожидать, метод ТВ.OUTSTR не
работает: ведь он статический и метод
родителя TA.OUT просто не знает о его
существовании.
Теперь рассмотрим вариант, использующий
виртуальные методы:
type
ТА - object
Procedure Out;
{Выводит сообщение методом OutStr}
Function OutStr: string; virtual;
{Выдает строку "МЕТОД TA.OUTSTR"}
Constructor Init;
end;
ТВ = object(TA)
Function OutStr: string; virtual;
{Выдает строку "Метод ТВ.OutStr"}
Constructor Init:
end:
Procedure ТА.Out; begin
Writeln(OutStr) end;
Function ТА.OutStr: string; begin
OutStr :- 'МЕТОД TA.OUTSTR' end;
Function ТВ.OutStr: string: begin
OutStr :• 'Ìåòîä ÒÂ.OutStr' end;
С
Constructor ТА.Init: begin end;
Constructor ТВ. Init;
begin
end;
var
А: ТА : В: ТВ; begin A. I nit: B.lnlt; A.Out: B.Out end. На
экран будет выведено:
МЕТОД TA.OUTSTR
Метод TB.OutStr
С помощью ТВМ
родительский метод ТА.О1ГГ «узнал» о
существовании виртуального метода TB.OUTSTR
и использовал именно его при обращении
B.OUT.
Конструктор может не обращаться к
виртуальному методу и даже вообще быть
пустым, т.е. не иметь никаких исполняемых
операторов (как в нашем примере), тем не
менее объект будет инициализирован
правильно. Дело в том, что заголовок
CONSTRUCTOR предписывает компилятору создать
специальный набор машинных инструкций,
который инициализирует ТВМ и исполняется
в момент обращения к конструктору до
выполнения его (конструктора)
содержательной части. В объекте может
быть сколько угодно конструкторов, но ни
один из них не может быть виртуальным.
Обращение к статическим методам не
требует инициализации объекта и может
предшествовать обращению к конструктору.
Однако без оператора
A.Init;
обращение
A.Out:
вызовет ошибку периода исполнения
программы. Таким образом, если в объекте
имеется хотя бы один виртуальный метод, в
объект обязательно должен входить
конструктор, причем обращение к
конструктору должно предшествовать
обращению к любому виртуальному методу.
Выбор того, каким именно - статическим или
виртуальным - должен быть метод, зависит
от специфики задачи и Ваших вкусов.
Однако следует помнить, что статический
метод никогда не может быть перекрыт
виртуальным и наоборот. Список
формальных параметров статического
метода может отличаться от списка в
перекрываемом методе, а для виртуальных
методов оба списка должны быть идентичны.
И, наконец, виртуальные объекты занимают
несколько большую память (за счет ТВМ) и
вызов виртуальных методов исполняется
чуть медленнее, чем вызов статических.
Тем не менее, всегда, когда это возможно,
следует отдавать предпочтение
виртуальным методам, т.к. они придают
программе дополнительную гибкость.
Всегда может оказаться, что рано или
поздно Вы или кто-то из пользователей
Вашей библиотеки захочет модифицировать
ту или иную ее функции. В этом случае
перекрытие виртуальных методов позволит
предельно упростить задачу. Отметим, что
стандартная функция Турбо Паскаля TypeOf(TObj)
возвращает ссылку на ТВМ для объекта типа
TObj. Эту ссылку можно использовать,
например, для проверки того, с каким
именно объектом работает в данный момент
виртуальный метод:
If TypeOf(Self) - TypeOf(TA) then ...
И еще одно замечание. Между экземплярами
родственных объектов возможен обмен
информацией с помощью операторов
присваивания. Например, если PoinTl и Point2 -
экземпляры объекта TPOINT, то допустимо
присваивание
Point1 := Point2;
или
PoinT2 := Point1;
Присваивания разрешены и между
экземплярами родственных объектов
разных уровней иерархии, однако в этом
случае экземпляру объекта-родителя можно
присвоить экземпляр потомка, но не
наоборот! Например, разрешается
присваивание
Point := Line;
но недопустимо
Line := Point;
если LINE - потомок POINT. Это происходит по
той причине, что потомок содержит все
поля родителя, поэтому при присваивании
потомка родителю эти поля получат
правильные значения. Обратное же
присваивание оставит без изменения «лишние»
поля потомка, что является недопустимым.
При использовании виртуальных правил
следует остерегаться присваивания между
экземплярами объектов, во всяком случае
необходимо помнить, что простое
присваивание не заменяет собой инициацию
виртуального объекта. Если, например, LINE и
POINT - виртуальные объекты, то присваивание
POINT:= Line;
не инициирует объект POINT, даже если объект
LINE был перед этим инициирован. После
такого присваивания необходим вызов
конструктора объекта POINT перед
обращением к любому виртуальному методу
этого объекта.
10.4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
10.5. ЭКСПОРТ ОБЪЕКТОВ