Наследование от общего базового класса

 

Что произойдет, если оба базовых класса, от которых производится другой класс, сами были произведены от одного общего базового класса, как, например, классы Bird и Horse от класса Animal. Эта ситуация показана на рис. 13.2.

 

Рис. 13.2. Общий базовый класс

 

Как показано на рис. 13.2, два класса, являющихся базовыми для класса Pegasus, сами производятся от одного общего класса Animal. Компилятор при этом рассматривает классы Bird и Horse как производные от двух одноименных базовых классов, что

может привести к очередной неопределенности. Например, если в классе Animal объявлены переменная-член itsAge и функция-член GetAge(), а в программе делается вызов pGet->GetAge(), то будет ли при этом вызываться функция GetAge(), унаследованная классом Bird от класса Animal или классом Horse от базового класса? Это противоречие разрешается в листинге 13.5.

Листинг 13.5. Общий базовый класс

1: // Листинг 13.5.

2: // Общий базовый класс

3: #include <iostream.h>

4:

5: typedef int HANDS;

6: enum COLOR { Red, Green, Blue, Yellow, White, Black, Brown }

7:

8: class Animal // общий базовый класс для классов horse и bird

9: {

10: public:

11: Animal(int);

12: virtual ~Animal() { cout << "Animal destructor...\n"; }

13: virtual int GetAge() const { return itsAge; }

14: virtual void SetAge(int age) { itsAge = age; }

15: private:

16: int itsAge;

17: };

18:

19: Animal::Animal(int age):

20: itsAge(age)

21: {

22: cout << "Animal constructor...\n";

23: }

24:

25: class Horse: public Animal

26: {

27: public:

28: Horse(COLOR color, HANDS height, int age);

29: virtual ~Horse() { cout << "Horse destructor...\n"; }

30: virtual void Whinny()const { cout << "Whinny!... "; }

31: virtual HANOS GetHeight() const { return itsHeight; }

32: virtual COLOR GetColor() const { return itsColor; }

33: protected:

34: HANDS itsHeight;

35: COLOR itsColor;

36: };

37:

38: Horse::Horse(C0L0R color, HANDS height, int age):

39: Animal(age),

40: itsColor(color),itsHeight(height)

41: {

42: cout << "Horse constructor...\n";

43: }

44:

45: class Bird: public Animal

46: {

47: public:

48: Bird(COLOR color, bool migrates, int age);

49: virtual ~Bird() { cout << "Bird destructor...\n"; }

50: virtual void Chirp()const { cout << "Chirp... "; }

51: virtual void Fly()const

52: { cout << "I can fly! I can fly! I can fly! "; }

53: virtual C0L0R GetColor()const { return itsColor; }

54: virtual bool GetMigration() const { return itsMigration; }

55: protected:

56: COLOR itsColor;

57: bool itsMigration;

58: };

59:

60: Bird::Bird(COLOR color, bool migrates, int age):

61: Animal(age),

62: itsColor(color), itsMigration(migrates)

63: {

64: cout << "Bird constructor...\n";

65: }

66:

67: class Pegasus: public Horse, public Bird

68: {

69: public:

70: void Chirp()const { Whinny(); }

71: Pegasus(COLOR, HANDS, bool, long, int);

72: virtual ~Pegasus() { cout << "Pegasus destructor...\n";}

73: virtual long GetNumberBelievers() const

74: { return itsNumberBelievers; }

75: virtual COLOR GetColor()const { return Horse::itsColor; }

76: virtual int GetAge() const { return Horse::GetAge(); }

77: private:

78: long itsNumberBelievers;

79: };

80:

81: Pegasus::Pegasus(

82: COLOR aColor,

83: HANDS height,

84: bool migrates,

85: long NumBelieve,

86: int age):

87: Horse(aColor, height,age),

88: Bird(aColor, migrates,age),

89: itsNumberBelievers(NumBelieve)

90: {

91: cout << "Pegasus constructor...\n";

92: }

93:

94: int main()

95: {

96: Pegasus *pPeg = new Pegasus(Red. 5, true, 10, 2);

97: int age = pPeg->GetAge();

98: cout << "This pegasus is " << age << " years old.\n";

99: delete pPeg;

100: return 0;

101: }

 

Результат:

Animal constructor...

Horse constructor...

Animal constructor...

Bird constructor...

Pegasus constructor...

This pegasus is 2 years old.

Pegasus destructor.,.

Bird destructor...

Animal destructor...

Horse destructor...

Animal destructor...

 

Анализ: В листинге содержится ряд интересных решений. Так, в строках 8—17 объявляется новый класс Animal с переменной-членом itsAge и двумя методами — GetAge() и SetAge().

В строке 25 класс Horse производится от класса Animal. Конструктор класса Horse теперь имеет третий параметр age, который передается в базовый класс Animal. Обратите внимание, что в классе Horse метод GetAge() не замещается, а просто наследуется.

В строке 46 класс Bird производится от класса Animal. Конструктор этого класса также содержит параметр age, с помощью которого инициализируется базовый класс Animal. Метод GetAge() также наследуется этим классом без замещения.

Класс Pegasus производится от двух базовых классов Horse и Bird, поэтому с исходным базовым классом Animal он связан двумя линиями наследования. Если для объекта класса Animal будет вызван метод GetAge(), то для преодоления неопределенности нужно точно указать, к какому базовому классу следует обращаться за этим методом, либо метод GetAge() следует заместить в классе Pegasus.

В нашем примере программы метод GetAge() замещается для класса Pegasus таким образом, что в нем явно указывается обращение к аналогичному методу конкретного базового класса.

Замещение функции с добавлением обращения к методу базового класса позволяет решить две проблемы. Во-первых, преодолевается неопределенность обращения к базовым классам; во-вторых, функцию можно заместить таким образом, что в производном классе при обращении к этой функции будут выполняться дополнительные операции, которых не было в базовом классе. Причем по желанию программиста эти дополнительные операции могут выполняться до вызова функции базового класса или после вызова с использованием значения, возвращенного функцией базового класса.

Конструктор класса Pegasus принимает пять параметров: цвет крылатого коня, его рост (в футах); логическую переменную, которая определяет, мигрирует сейчас это животное или мирно пасется на пастбище; число людей, верящих в существование Пегаса,

и возраст животного. В строке 87 конструктор инициализирует переменные, определенные в классе Horse (цвет, рост и возраст). В следующей строке инициализируется часть, относящаяся к классу Bird: цвет, миграции и возраст. Наконец, в строке 89 инициализируется переменная itsNumberBelievers, относящаяся непосредственно к классу Pegasus.

Вызов конструктора класса Horse в строке 87 выполняет операторы, записанные в строке 38. С помощью параметра age конструктор класса Horse инициализирует переменную itsAge, унаследованную классом Horse от класса Animal. Затем инициализируются две переменные-члена класса Horse — itsColor и itsHeight.

Вызов конструктора класса Bird в строке 88 выполняет операторы, записанные в строке 60. И в данном случае параметр age используется для инициализации переменной-члена, унаследованной классом Bird от класса Animal.

Обратите внимание, что значение параметра цвета объекта Pegasus используется для инициализации соответствующих переменных-членов обоих классов, Bird и Horse. Параметр age также инициализирует переменную itsAge обоих этих классов, унаследованную ими от базового класса Animal.

 

Виртуальное наследование

 

В листинге 13.5 решалась проблема неопределенности, а именно: от какого базового класса унаследована функция getAge() в объекте класса Pegasus. Но в действительности этот метод производится от одного общего базового класса Animal.

В C++ существует возможность указать, что мы имеем дело не с двумя одноименными классами, как показано в рис. 13.2, а с одним общим базовым классом (рис. 13.3).

 

Рис. 13.3. Виртуальное наследование

 

Для этого класс Animal нужно объявить как виртуальный базовый класс для двух производных классов, Horse и Bird. Класс Animal при этом не подвергается никаким изменениям. В классах Horse и Bird изменения состоят в том, что в их объявлении указывается виртуальность наследования от базового класса Animal. Класс Pegasus изменяется существенно.

Обычно конструктор класса инициализирует только собственные переменные и переменные-члены базового класса. Из этого правила делается исключение, если используется виртуальное наследование. Переменные основного базового класса инициализируются конструкторами не следующих производных от него классов, а тех, которые являются последними в иерархии классов. Поэтому класс Animal инициализируется не конструкторами классов Horse и Bird, а конструктором класса Pegasus. Конструкторы классов Horse и Bird также содержат команды инициализации базового класса Animal, но при создании объекта Pegasus эта инициализация перекрывается конструктором данного класса.

Листинг 13.6 представляет собой программный код из листинга 13.5, переписанный таким образом, чтобы можно было воспользоваться преимуществами виртуального наследования.

Листинг. 13.6. Пример использования виртуального наследования

1: // Листинг 13.6.

2: // Виртуальное наследование

3: #include <iostream.h>

4:

5: typedef int HANDS;

6: enum COLOR { Red, Green, Blue, Yellow, White, Black, Brown };

7:

8: class Animal // общий базовый класс для двух производных классов horse и bird

9: {

10: public:

11: Animal(int);

12: virtual ~Animal() { cout << "Animal destructor...\n"; }

13: virtual int GetAge() const { return itsAge; }

14: virtual void SetAge(int age) { itsAge = age;)

15: private:

16: int itsAge;

17: };

18:

19: Animal::Animal(int age):

20: itsAge(age)

21: {

22: cout << "Animal constructor...\n";

23: }

24:

25: class Horse: virtual public Animal

26: {

27: public:

28: Horse(C0L0R color, HANDS height, int age);

29: virtual ^Horse() { cout << "Horse destructor...\n"; }

30: virtual void Whinny()const { cout << "Whinny!... "; }

31: virtual HANDS GetHeight() const { return itsHeight; }

32: virtual COLOR GetColor() const { return itsColor; }

33: protected:

34: HANDS itsHeight;

35: COLOR itsColor;

36: };

37:

38: Horse::Horse(C0L0R color, HANDS height, intage):

39: Animal(age),

40: itsColor(color),itsHeight(height)

41: {

42: cout << "Horse constructor...\n";

43: }

44:

45: class Bird: virtual public Animal

46: {

47: public:

48: Bird(COLOR color, bool migrates, int age);

49: virtual ~Bird() { cout << "Bird destructor...\n"; }

50: virtual void Chirp()const { cout << "Chirp... "; }

51: virtual void Fly()const

52: { cout << "I can fly! I can fly! I can fly! "; }

53: virtual COLOR GetColor()const { return itsColor; }

54: virtual bool GetMigration() const { return itsMigration; }

55: protected:

56: COLOR itsColor;

57: bool itsMigration;

58: };

59:

60: Bird;:Bird(COLOR color, bool migrates, int age):

61: Animal(age),

62: itsColor(color), itsMigration(migrates)

63: {

64: cout << "Bird constructor...\n";

65: }

66:

67: class Pegasus: public Horse, public Bird

68: {

69: public:

70: void Chirp()const { Whinny(); }

71: Pegasus(COLOR, HANDS, bool, long, int);

72: virtual ~Pegasus() { cout << "Pegasus destructor...\n";}

73: virtual long GetNumberBelievers() const

74: { return itsNumberBelievers; }

75: virtual COLOR GetColor()const { return Horse::itsColor; }

76: private:

77: long itsNumberBelievers;

78: };

79:

80: Pegasus::Pegasus(

81: COLOR aColor,

82: HANDS heigbt,

83: bool migrates,

84: long NumBelieve,

85: int age):

86: Horse(aColor, height,age),

87: Bird(aColor, migrates,age),

88: Animal(age*2),

89: itsNumberBelievers(NumBelieve)

90: {

91: cout << "Pegasus constructor...\n";

92: }

93:

94: int main()

95: {

96: Pegasus *pPeg = new Pegasus(Red, 5, true, 10, 2);

97: int age = pPeg->GetAge();

98: cout << "This pegasus is " << age << " years old.\n";

99: delete pPeg:

100: return 0;

101: }

 

Результат:

Animal constructor...

Horse constructor...

Bird constructor...

Pegasus constructor...

Tnis pegasus is 4 years old.

Pegasus destructor...

Bird destructor...

Horse destructor...

Animal destructor...

 

Анализ: В строке 25 класс Horse виртуально наследуется от класса Animal, а в строке 45 так же наследуется класс Bird. Обратите внимание, что конструкторы обоих классов по-прежнему инициализируют класс Animal. Но как только создается объект Pegasus, конструктор этого класса заново инициализирует класс Animal, отменяя прежние инициализации. Убедиться в этом вы можете по результату, выводимому программой на экран. При первой инициализации переменной itsAge присваивается значение 2, но конструктор класса Pegasus удваивает это значение. В результате строка 98 программы выводит на экран значение 4.

Проблемы с неопределенностью наследования метода в классе Pegasus больше не возникает, поскольку теперь метод GetAge() наследуется непосредственно из класса Animal. В то же время при обращении к методу GetColor() по-прежнему необходимо явно указывать базовый класс, так как этот метод объявлен в обоих классах, Horse и Bird.