►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