Основы объектно-ориентированного программирования - Бертран Мейер
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
[x]. Дублируемое наследование - мощная техника - возникает как результат множественного наследования, при котором один класс становится потомком другого несколькими способами.
[x]. При дублируемом наследовании компонент общего предка становится одним компонентом, если он наследуется под одним именем, и несколькими независимыми компонентами в противном случае.
[x]. Конкурирующие версии общего предка при динамическом связывании должна устраняться предложением select.
[x]. Механизм репликации при дублируемом наследовании не должен дублировать компоненты, включающие родовые параметры.
[x]. В ОО-среде семантическая перегрузка, поддерживаемая динамическим связыванием, более полезна, чем синтаксическая перегрузка.
Библиографические замечания
Механизм переименования, а также правила дублируемого наследования были разработаны при написании этой книги. Механизм отмены определений предложен Михаэлем Швайцером (Michael Schweitzer), механизм выбора- Джоном Поттером (John Potter).
Пример с выпадающим меню взят из книги [M 1988c].
Упражнения
У15.1 Окна как деревья
Класс WINDOW порожден от TREE [WINDOW]. Поясните суть родового параметра. Покажите, какое новое утверждение появится в связи с этим в инварианте класса.
У15.2 Является ли окно строкой?
Окно содержит ассоциированный с ним текст, представленный атрибутом text типа STRING. Стоит ли отказаться от атрибута и объявить WINDOW наследником класса STRING?
У15.3 Завершение строительства
Завершите проектирование класса WINDOW, показав точно, что необходимо от лежащего в основе механизма управления выводом?
У15.4 Итераторы фигур
При обсуждении COMPOSITE_FIGURE мы говорили о применении итераторов для выполнения операций над составными фигурами. Разработайте соответтсвующие классы итераторов. (Подсказка: в [M 1994a] приведены классы библиотеки итераторов, которые послужат основой вашей работы.)
У15.5 Связанные стеки
Основываясь на классах STACK и LINKED_LIST, постройте класс LINKED_STACK, описывающий реализацию стека как связного списка.
У15.6 Кольцевые списки и цепи
Объясните, почему LIST нельзя использовать для создания кольцевых списков. (Подсказка: в этом вам может помочь изучение формальных утверждений, обсуждение которых вы найдете в начале следующей лекции.) Опишите класс CHAIN, который может служить родителем как для LIST, так и для нового класса кольцевых списков CIRCULAR. Обновите класс LIST и, если нужно, его потомков. Дополните структуру класса, обеспечивающую разные варианты реализации кольцевых списков.
У15.7 Деревья
Согласно одной из интерпретаций, дерево - это рекурсивная структура, представляющая собой список деревьев. Замените приведенное в этой лекции описание класса TREE как наследника LINKED_LIST и LINKABLE новым вариантом
class TREE [G] inherit
LIST [TREE [G]]
feature ...end
Расширьте это описание до полнофункционального класса. Сравните это расширение с тем, что было описано в тексте данной лекции.
У15.8 Каскадные или "шагающие" (walking) меню
Оконные системы вводят понятие меню, реализуемое классом MENU с запросом, возвращающим список элементов, и командами отображения, перехода к следующему элементу и т.д. Меню составлено из элементов, поэтому нам понадобится класс MENU_ENTRY с такими запросами, как parent_menu и operation (операция, выполняемая при выборе элемента) и такими командами, как execute (выполняет операцию operation).
Среди меню нередко встречаются каскадные, или шагающие меню (walking menu), где выбор элемента приводит к появлению подменю (submenu). На рисунке приведено шагающее меню среды Open Windows, созданной корпорацией Sun:
Рис. 15.25. Выпадающее меню
Предложите описание класса SUBMENU. (Подсказка: подменю одновременно является меню и элементом меню, чья операция должна отображать подменю.) Можно ли это понятие с легкостью описать в языке без множественного наследования?
У15.9 Плоский precursor (предшественник)
Что должна показывать плоская форма класса при встрече с инструкцией, использующей Precursor?
У15.10 Дублируемое наследование и репликация
Напишите класс WINDOW_WITH_BORDER_AND_MENU без обращения к Precursor. Для доступа к родительскому варианту переопределенного компонента используйте репликацию при дублируемом наследовании. Убедитесь в том, что вы используете правильные предложения select и назначаете каждому компоненту правильный статус экспорта.
Лекция 16. Техника наследования
Наследование - ключевая составляющая ОО-подхода к повторному использованию и расширяемости. В этой лекции нам предстоит исследовать новые возможности, разнородные, но демонстрирующие замечательные следствия красоты базисных идей.
Наследование и утверждения
Следствия красоты базисных идей:
[x]. Связь наследования с утверждениями и Проектированием по Контракту.
[x]. Глобальная структура наследования, где все классы согласованы.
[x]. Замороженные компоненты, для которых не применим принцип Открыт-Закрыт.
[x]. Ограниченная универсальность: как задавать требования на родовые параметры.
[x]. Попытка присваивания: как безопасно приводить к типу.
[x]. Как и когда изменять свойства типа при повторных объявлениях.
[x]. Закрепленные объявления, помогающие избежать лавины переобъявлений.
[x]. Непростые отношения между наследованием и скрытием информации.
Вопросам наследования будут посвящены еще две лекции: обзор проблем типизации представлен в лекции 17, а подробное обсуждение методологии наследования - в лекции 6 курса "Основы объектно-ориентированного проектирования".
Большинство разделов этой лекции строится по единому принципу: экзаменуются следствия идей предыдущих двух лекций, обнаруживаются проблемы, они подробно анализируются, предлагается обоснованное решение. Ключевым является шаг анализа - как только проблема становится ясной, зачастую решение ее находится сразу же.
Обладая изрядной мощью, наследование может быть и опасным. Не будь механизма утверждений, создатели классов могли бы весьма "вероломно" пользоваться повторными объявлениями и динамическим связыванием для изменения семантики операций без возможности контроля со стороны клиента. Утверждения способны на большее: они дают нам боле глубокое понимание природы наследования. Не будет преувеличением сказать, что лишь понимание принципов Проектирования по Контракту позволяет в полной мере постичь сущность концепции наследования.
Вкратце мы уже очертили основные правила, управляющие взаимосвязью наследования и утверждений: все утверждения (предусловие и постусловия подпрограмм, инварианты классов), заданные в классах-родителях, остаются в силе и для их потомков. В этом разделе мы уточним эти правила и используем полученные результаты, чтобы дать новый взгляд на наследование как на субподряды (subcontracts).
Инварианты
С правилом об инвариантах класса мы встречались и прежде:
Правило родительских инвариантов
Инварианты всех родителей применимы и к самому классу.
Инварианты родителей добавляются к классу. Инварианты соединяются логической операцией and then. (Если у класса нет явного инварианта, то инвариант True играет эту роль.) По индукции в классе действуют инварианты всех его предков, как прямых, так и косвенных.
Как следствие, выписывать инварианты родителей в инварианте потомка еще раз не нужно (хотя семантически такая избыточность не вредит: a and then a есть то же самое, что a).
Полностью восстановленный инвариант класса можно найти в плоской и краткой плоской форме последнего (см. лекцию 15).
