Чтение онлайн

1. Обеспечить, чтобы всегда указывались только объекты одного типа (#7.3.3),

2. Поместить в базовый класс поле типа, которое смогут просматривать функции и

3. Использовать виртуальные функции (#7.2.8).

Обыкновенно указатели на базовые классы используются при разработке контейнерных (или вмещающих) классов: множество, вектор, список и т.п. В этом случае решение 1 дает однородные списки, то есть списки объектов одного типа. Решения 2 и 3 можно использовать для построения неоднородных списков, то есть списков объектов (указателей на объекты) нескольких раличных типов. Решение 3 – это специальный вариант решения 2 с гарантией типа.

Давайте сначала исследуем простое решение с помощью поля типа, то есть решение 2. Пример со служащими и менеджерами можно было бы переопределить так:

enum empl_type (* M, E *);

struct employee (* empl_type type; employee* next; char* name; short department; // ... *);

struct manager : employee (* employee* group; short level; // уровень *);

Имея это, мы можем теперь написать функцию, которая пчатает информацию о каждом служащем:

void print_employee(employee* e) (* switch (e-»type) (* case E: cout «„ e-“name „„ „\t“ „„ e-“department „„ „\n“; // ... break; case M: cout „« e-“name «« «\t“ «« e-“department «« «\n“; // ... manager* p = (manager*)e; cout «« " уровень " «« p-“level «« «\n“; // ... break;

*) *)

и воспользоваться ею для того, чтобы напечатать список служащих:

void f (* for (; ll; ll=ll-»next) print_employee(ll); *)

Это прекрасно работает,особенно в небольшой программе, написанной одним человеком, но имеет тот коренной недостаток, что неконтролируемым компилятором образом зависит от того, как программист работает с типами. В больших программах это обычно приводит к ошибкам двух видов. Первый – это невыполнние проверки поля типа, второй – когда не все случаи case пмещаются в переключатель switch, как в предыдущем примере. Оба избежать достаточно легко , когда программу сначала пишут на бумаге, но при модификации нетривиальной программы, осбенно написанной другим человеком, очень трудно избежать как того, так и другого. Часто от этих сложностей становится труднее уберечься из-за того, что функции вроде print часто бывают организованы так, чтобы пользоваться общностью класов, с которыми они работают. Например:

void print_employee(employee* e) (* cout «„ e-“name „„ „\t“ „„ e-“department „« «\n“; // ... if (e-“type == M) (* manager* p = (manager*)e; cout «« " уровень " «« p-“level «« «\n“; // ... *) *)

Отыскание всех таких операторов if, скрытых внутри болшой функции, которая работает с большим числом производных классов, может оказаться сложной задачей, и даже когда все они найдены, бывает нелегко понять, что же в них делается.

Виртуальные функции преодолевают сложности решения с пмощью полей типа, позволяя программисту описывать в базовом классе функции, которые можно переопределять в любом проиводном классе. Компилятор и загрузчик обеспечивают правильное соответствие между объектами и применяемыми к ним функциями. Например:

struct employee (* employee* next; char* name; short department; // ... virtual void print; *);

Ключевое слово virtual указывает, что могут быть разлиные варианты функции print для разных производных классов, и что поиск среди них подходящей для каждого вызова print является задачей компилятора. Тип функции описывается в базвом классе и не может переописываться в производном классе. Виртуальная функция должна быть определена для класса, в ктором она описана впервые. Например:

void employee::print (* cout «„ e-“name „„ „\t“ «« e-“department «« «\n“; // ... *)

Виртуальная функция может, таким образом, использоваться даже в том случае, когда нет производных классов от ее класа, и в производном классе, в котором не нужен специальный вариант виртуальной функции, ее задавать не обязательно. Просто при выводе класса соответствующая функция задается в том случае, если она нужна. Например:

struct manager : employee (* employee* group; short level; // ... void print; *);

void manager::print (* employee::print; cout «„ „\tуровень“ «« level «« «\n“; // ... *)

Функция print_employee теперь не нужна, поскольку ее место заняли функции члены print, и теперь со списком слжащих можно работать так:

void f(employee* ll) (* for (; ll; ll=ll-»next) ll-»print; *)

Каждый служащий будет печататься в соответствии с его типом. Например:

main (* employee e; e.name = «Дж.Браун»; e.department = 1234; e.next = 0; manager m; m.name = «Дж.Смит»; e.department = 1234; m.level = 2; m.next = amp;e; f( amp;m); *)

выдаст

Дж.Смит 1234 уровень 2 Дж.Браун 1234

Заметьте, что это будет работать даже в том случае, если f была написана и откомпилирована еще до того, как проиводный класс manager был задуман! Очевидно, при реализации этого в каждом объекте класса employee сохраняется некоторая информация о типе. Занимаемого для этого пространства (в ткущей реализации) как раз хватает для хранения указателя. Это пространство занимается только в объектах классов с виртуалными функциями, а не во всех объектах классов и даже не во

всех объектах производных классов. Вы платите эту пошлину только за те классы, для которых описали виртуальные функции.

Вызов функции с помощью операции разрешения области вдимости ::, как это делается в manager::print, гарантирует, что механизм виртуальных функций применяться не будет. Иначе manager::print подвергалось бы бесконечной рекурсии. Примнение уточненного имени имеет еще один эффект, который может оказаться полезным: если описанная как virtual функция описна еще и как inline (в чем ничего необычного нет), то там, где в вызове применяется ::, может применяться inline-подстновка. Это дает программисту эффективный способ справляться с теми важными специальными случаями, когда одна виртуальная функция вызывает другую для того же объекта. Поскольку тип объекта был определен при вызове первой виртуальной функции, обычно его не надо снова динамически определять другом вызове для того же объекта.

После того, как описаны средства языка, которые относяся к производным классам, обсуждение снова может вернуться к стоящим задачам. В классах, которые описываются в этом раздле, основополагающая идея состоит в том, что они однажды нписаны, а потом их используют программисты, которые не могут изменить их определение. Физически классы состоят из одного или более заголовочных файлов, определяющих интерфейс, и оного или более файлов, определяющих реализацию. Заголовочные файлы будут помещены куда-то туда, откуда пользователь может взять их копии с помощью директивы #include. Файлы, определющие реализацию, обычно компилируют и помещают в библиотеку.