Освой самостоятельно С++ за 21 день.

Логика использования абстрактных классов

В последнее время в программировании на C++ активно используется концепция создания абстрактных логических конструкций. С помощью таких конструкций можно находить решения для многих общих задач и создавать при этом программы, которые легко читаются и документируются. Рассмотрим пример создания логической конструкции с использованием наследования классов.

Представим, что нужно создать класс Timer, который умеет отсчитывать секунды. Такой класс может иметь целочисленную переменную-член itsSeconds, а также метод, осуществляющий приращение переменной itsSeconds.

Теперь предположим, что программа должна отслеживать и сообщать о каждом изменении переменной itsSeconds. Первое решение, которое приходит на ум, — это добавить в класс Timer метод уведомления об изменении переменной-члена. Но логически это не совсем верно, так как программа уведомления может быть достаточно сложной и по сути своей не является логической частью программы отсчета времени.

Гораздо логичнее рассматривать программу отслеживания и информирования об изменении переменной как абстрактный класс, который в равной степени может использоваться как с программой отсчета времени, так и с любой другой программой с периодически изменяющимися переменными.

Таким образом, лучшим решением будет создание абстрактного класса обозревателя Observer с чистой виртуальной функцией Update.

Теперь создадим второй абстрактный класс — Subject. Он содержит массив объектов класса Observer. Кроме того, в нем объявлены два дополнительных метода: Register, который регистрирует объекты класса Observer, и Notify, который отслеживает изменения указанной переменной.

Эта конструкция классов может затем использоваться во многих программах. Те классы, которые будут отслеживать изменения и сообщать о них, наследуются от класса Observer. Класс Timer в нашем примере наследуется от класса Subject. При изменении контролируемой переменной (в нашем примере — itsSeconds) вызывается метод Notify, унаследованный от класса Subject.

Наконец, можно создать новый класс ObserverTimer, унаследованный сразу от двух базовых классов — Observer и Timer, который будет сочетать в себе возможности отсчитывать время и сообщать об этом.

Пара слов о множественном наследовании, абстрактных типах данных и языке Java

Многие программисты знают, что в основу языка Java положен C++. Также известно, что создатели языка Java удалили из него возможность множественного наследования потому, что, по их мнению, это средство слишком усложняет программный код и идет в разрез с концепцией упрощения программных кодов, положенной в основу Java. С точки зрения создателей Java, 90% всех возможностей, предоставляемых множественным наследованием, можно получить с помощью интерфейса.

Интерфейс в терминологии Java представляет собой нечто подобное абстрактному типу данных, в том смысле, что в нем также определяются функции, которые могут быть реализованы только в производных классах. Но новые классы не производятся непосредственно от интерфейса. Классы производят от других классов и в них передаются функции интерфейса, что напоминает множественное наследование. Так, союз абстрактных классов и множественного наследования породил на свет аналог классов- мандатов, в результате чего удалось избежать чрезмерного усложнения программных кодов, как в случае с множественным наследованием. Кроме того, поскольку интерфейсы не содержат ни выполняемых функций, ни переменных-членов, отпадает необходимость в виртуальном наследовании.

Насколько удобны или целесообразны эти изменения, зависит от привычек конкретного программиста. Во всяком случае, если вы хорошо разберетесь в множественном наследовании и абстрактных типах данных языка C++, то это послужит хорошей базой при изучении и освоении последних достижений и тенденций программирования, реализованных в языке Java (если у вас возникнет интерес к нему).

Использование логических конструкций в языках C++ и Java подробно рассматривается в следующей статье: Robert Martin, C++ and Java: А Critical Comparison // C++ Report. — January, 1997.

Резюме

Сегодня вы познакомились с методами преодоления некоторых ограничений одиночного наследования. Вы узнали об опасности передачи вверх по иерархии классов интерфейса производных функций и об ограничениях приведения типа данных объектов базового класса к производным классам во время выполнения программы. Кроме того, вы узнали, когда и как используется множественное наследование классов, какие проблемы при этом могут возникнуть и как их преодолеть.

На этом занятии также было представлено объявление абстрактных типов данных и способы создания абстрактного класса с помощью чистых виртуальных функций. Особое внимание уделялось логике использования абстрактных данных для моделирования реальных ситуаций.

Вопросы и ответы

Что означает передача функциональности вверх по иерархии классов?