►Виртуальное наследование...301

В случае класса SleeperSofa конфликт имён weight является, по сути, небольшим недоразумением. Ведь на самом деле диван-кровать не имеет отдельного веса как кровать, и отдельного веса как диван. Конфликт возник потому, что такая иерархия классов не вполне адекватно описывает реальный мир. Дело в том, что разложение на классы оказалось неполным.

Если немного подумать над этой проблемой, становится ясно, что и кровать и диван являются частными случаями некоторой более фундаментальной концепции мебели ( думаю, можно было предложить нечто ещё более фундаментальное, но для нас достаточно ограничиться мебелью ). Вес является свойством любой мебели, что показано на рис. 26.2.

Рис. 26.2. Выделение общих свойств кровати и дивана

«Если отделить класс Furniture ( мебель ), конфликт имён будет устранен. Итак, с чувством глубокого удовлетворения и облегчения, в предвкушении успеха реализуем новую иерархию классов в программе MultipleInheritanceFactoring, которую вы можете найти на прилагаемом компакт-диске:»

[Диск]

    //

    /* MultipleInheritanceFactoring — класс, являющийся */

    /*                                наследником нескольких */

    /*                                базовых классов */

    //

    #include <cstdio>

    #include <cstdlib>

    #include <iostream>

    using namespace std ;

    /* Furniture — фундаментальная концепция, обладающая весом */

    class Furniture

    {

_________________

301 стр. Глава 26. Множественное наследование 

      public :

        Furniture( int w ) : weight( w ) { }

        int weight ;

    } ;

    class Bed : public Furniture

    {

      public :

        Bed( int weight ) : Furniture( weight ) { }

        void sleep( ) { cout << "Спим" << endl ; }

    } ;

    class Sofa : public Furniture

    {

      public :

        Sofa( int weight ) : Furniture( weight ) { }

        void watchTV( ) { cout << "Смотрим телевизор" << endl ; }

    } ;

    /* SleeperSofa — диван-кровать */

    class SleeperSofa : public Bed , public Sofa

    {

      public :

        SleeperSofa( int weight ) : Sofa( weight ) , Bed( weight ) { }

        void foldOut( ) { cout << "Раскладываем диван-кровать"

                                << endl ; }

    } ;

    int main( int nNumberofArgs , char* pszArgs[ ] )

    {

            /* печать кириллицы, если Вы не установите программки gccrus.exe и g++rus.exe */

            setlocale ( LC_ALL , ".1251" ) ;

        SleeperSofa ss( 10 ) ;

        /* Section 1 — неоднозначность: Furniture::Sofa или Furniture::Bed? */

        /*

        cout << "Beс = "

              << ss.weight

              << endl ;

        */

        /* Section 2 — Один из способов устранения неоднозначности */

        SleeperSofa* pSS = &ss ;

        Sofa* pSofa = ( Sofa* )pSS ;

        Furniture* pFurniture = ( Furniture* )pSofa ;

        cout << "Beс = "

              << pFurniture -> weight

              << endl ;

        /* Пауза для того, чтобы посмотреть на результат работы программы */

        system( "PAUSE" ) ; return 0 ;

    }  

_________________

302 стр. Часть 5. Полезные особенности

М-да... "Не говори "гоп", пока не переехал Чоп" — новая иерархия классов совершенно нас не спасает, weight остаётся неоднозначным. Попробуем привести ss к классу Furniture.

    #include <iostream>

    void fn( )

    {

        SleeperSofa ss ;

        Furniture* pF ;

        pF = ( Furniture* )&ss ;

        cout << "Beс = "

             << pF  ->  weight

             << " " ;

    } ;

Приведение ss к классу Furniture тоже ничего не даёт. Более того, я получил какое-то подозрительное сообщение о том, что приведение SleeperSofa* к классу Furniture* неоднозначно. Да что, в конце концов, творится?

На самом деле всё довольно просто. Класс SleeperSofa не наследуется напрямую от класса Furniture. Сначала Furniture наследуют классы Bed и Sofa, а уж потом SleeperSofa наследуется от этих классов. Класс SleeperSofa выглядит в памяти так, как показано на рис. 26.3.

Рис. 26.3. Расположение класса SleeperSofa в памяти

Как видите, SleeperSofa состоит из класса Bed, за которым в полном составе следует класс Sofa, а после него — уникальные члены класса SleeperSofa. Каждый из подобъектов класса SleeperSofa имеет свою собственную часть Furniture, поскольку они оба наследуются от этого класса. В результате объекты класса SleeperSofa содержат два объекта класса Furniture.

Таким образом, становится ясно, что я не сумел создать иерархию, показанную на рис. 26.2. Иерархия наследования, которая была создана в результате выполнения предыдущей программы, показана на рис. 26.4.

SleeperSofa содержит два объекта класса Furniture — явная бессмыслица! Необходимо, чтобы SleeperSofa наследовал только одну копию Furniture и чтобы Bed и Sofa имели к ней доступ. В С++ это достигается виртуальным наследованием, поскольку в этом случае используется ключевое слово virtual.

_________________

303 стр. Глава 26. Множественное наследование 

Рис. 26.4. Результат попытки создания иерархии классов

«В данном случае произошло смешение терминов, однако необходимо принять к сведению, что виртуальное наследование не имеет ничего общего с виртуальными функциями!»

[Советы]

Вооружённый новыми знаниями, я возвращаюсь к классу SleeperSofa и реализую его так, как показано ниже.

    //

    /* VirtualInheritance — виртуальное */

    /*                       наследование позволяет */

    /*                      классам Bed и Sofa использовать */

    /*                      общий базовый класс */

    //

    #include <cstdio>

    #include <cstdlib>

    #include <iostream>

    using namespace std ;

    /* Furniture — фундаментальная концепция, обладающая весом */

    class Furniture

    {

      public :

        Furniture( int w = 0 ) : weight( w ) { }

        int weight ;

    } ;

    class Bed : virtual public Furniture

    {

      public :

        Bed(  ) { }

        void sleep( ) { cout << "Спим" << endl ; }

    } ;

    class Sofa : virtual public Furniture

_________________

304 стр. Часть 5. Полезные особенности

    {

      public :

        Sofa(  )  { }

        void watchTV( ) { cout << "Смотрим телевизор" << endl ; }

    } ;

    /* SleeperSofa — диван-кровать */

    class SleeperSofa : public Bed , public Sofa

    {

      public :

        SleeperSofa( int weight ) : Furniture( weight ) { }

        void foldOut( ) { cout << "Раскладываем диван-кровать"

                               << endl ; }

    } ;

    int main( int nNumberofArgs , char* pszArgs[ ] )

    {

            /* печать кириллицы, если Вы не установите программки gccrus.exe и g++rus.exe */

            setlocale ( LC_ALL , ".1251" ) ;

        SleeperSofa ss( 10 ) ;

        /* Section 1 — неоднозначности больше нет, есть только один вес */

        cout << "Вес = "

              << ss.weight

              << endl ;

        /* Section 2 — Один из способов устранения неоднозначности */

        SleeperSofa* pSS = &ss ;

        Sofa* pSofa = ( Sofa* )pSS ;

        Furniture* pFurniture = ( Furniture* )pSofa ;

        cout << "Bec = "

              << pFurniture -> weight

              << endl ;

        /* Пауза для того, чтобы посмотреть на результат работы программы */

        system( "PAUSE" ) ; return 0 ;

    }

Обратите внимание на ключевое слово virtual, используемое при наследовании классов Bed и Sofa от класса Furniture. Оно означает примерно следующее: "Дайте-ка мне копию Furniture, но если она уже существует, то я использую именно её". В итоге класс SleeperSofa будет выглядеть, как показано на рис. 26.5.

Из этого рисунка видно, что класс SleeperSofa включает Furniture, а также части классов Bed и Sofa, не содержащие Furniture. Далее находятся уникальные для класса SleeperSofa члены ( элементы в памяти не обязательно будут располагаться именно в таком порядке, но в данном обсуждении это несущественно ).

Теперь обращение к члену weight в функции fn( ) не многозначно, поскольку SleeperSofa содержит только одну копию Furniture. Наследуя этот класс виртуально, мы получили желаемую структуру наследования ( см. рис. 26.2 ). 

_________________

305 стр. Глава 26. Множественное наследование 

Если виртуальное наследование так хорошо решает проблему неоднозначности, почему оно не является нормой? Во-первых, потому, что виртуально наследуемый класс обрабатывается иначе, чем обычный наследуемый базовый класс, что, в частности, выражается в повышенных накладных расходах. Во-вторых, у вас может появиться желание иметь две копии базового класса ( хотя это случается весьма редко ). Вспомним наши старые упражнения со студентами и преподавателями и допустим, что TeacherAssistant ( помощник преподавателя ) является одновременно и Teacher ( преподавателем ) и Student ( студентом ), которые, в свою очередь, являются подклассами Academician. Если университет даст помощнику преподавателя два идентификатора — и студента и преподавателя, то классу TeacherAssistant понадобятся две копии класса Academician.

Рис. 26.5. Расположение класса SleeperSofa в памяти при использовании виртуального наследования