Наследование(в делфи используют одиночное наследование)что такое и как используется

Чтобы наиболее эффективно повторно использовать ранее созданные классы, одного

сочетания данных и методов в единой структуре недостаточно. Например, автомо-

биль может быть легковым и грузовым, и соответствующие классы будут иметь

как общие поля и методы, так и отличия (например, дополнительное свойство ≪гру-

зовой кузов* и связанный с ним метод ≪разгрузить≫). Однако полностью заново

определять новый тип данных, если требуется изменить или добавить несколько

новых свойств к старому типу, нерационально. Это плохо еще и потому, что если в

Клоссы и обьекты 85

метод, имеющийся в обоих классах, потребуется внести исправления, то их при-

дется делать дважды, в двух одинаковых копиях подпрограмм.

Чтобы избежать ненужной работы, в объектном программировании был введен

принцип наследования свойств и методов. Программисту достаточно описать один

базовый класс (например, ≪автомобиль*), а классы ≪легковой автомобиль≫ и ≪гру-

зовой автомобиль* основывать на этом базовом классе. При этом будут наследо-

ваться все поля, свойства и методы базового (или родительского) класса, а допол-

нительно описывать их не требуется.

Цепочки наследования могут быть неограниченной длины. Так, у класса ≪грузовой

автомобиль≫ могут быть классы-наследники (или дочерние классы) ≪МАЗ* и ≪КА-

МАЗ≫, обладающие дополнительными специфическими свойствами и методами

(это классы, а не объекты; объектом будет конкретный грузовик МАЗ, а не марка

этого автомобиля), у класса ≪кнопка* наследники — ≪графическая кнопка*,

≪круглая кнопка≫ и так далее. При этом различные методы для каждого из наслед-

ников разрешается переопределять. Например, метод ≪двигаться≫ для классов

≪МАЗ≫ и ≪КАМАЗ≫ будет, хоть и немного, но отличаться: по-разному расходуется

горючее (снижается значение соответствующего свойства), по-разному набирается

скорость и так далее.

3.7. Наследование

3.7.1. Понятие наследования

Классы инкапсулируют (т.е. включают в себя) поля, методы и свойства; это их первая черта. Следующая не менее важная черта классов — способность наследовать поля, методы и свойства других классов. Чтобы пояснить сущность наследования обратимся к примеру с читателем текстовых файлов в формате "delimited text".

Класс TDelimitedReader описывает объекты для чтения из текстового файла элементов, разделенных некоторым символом. Он не пригоден для чтения элементов, хранящихся в другом формате, например в формате с фиксированным количеством символов для каждого элемента. Для этого необходим другой класс:

type TFixedReader = class private // Поля FFile: TextFile; FItems: array of string; FActive: Boolean; FItemWidths: array of Integer; // Методы чтения и записи свойств procedure SetActive(const AActive: Boolean); function GetItemCount: Integer; function GetEndOfFile: Boolean; function GetItem(Index: Integer): string; // Методы procedure PutItem(Index: Integer; const Item: string); function ParseLine(const Line: string): Integer; function NextLine: Boolean; // Конструкторы и деструкторы constructor Create(const FileName: string; const AItemWidths: array of Integer); destructor Destroy; override; // Свойства property Active: Boolean read FActive write SetActive; property Items[Index: Integer]: string read GetItem; default; property ItemCount: Integer read GetItemCount; property EndOfFile: Boolean read GetEndOfFile; end; { TFixedReader } constructor TFixedReader.Create(const FileName: string; const AItemWidths: array of Integer);var I: Integer;begin AssignFile(FFile, FileName); FActive:= False; // Копирование AItemWidths в FItemWidths SetLength(FItemWidths, Length(AItemWidths)); for I:= 0 to High(AItemWidths) do FItemWidths[I]:= AItemWidths[I];end; destructor TFixedReader.Destroy;begin Active:= False;end; function TFixedReader.GetEndOfFile: Boolean;begin Result:= Eof(FFile);end; function TFixedReader.GetItem(Index: Integer): string;begin Result:= FItems[Index];end; function TFixedReader.GetItemCount: Integer;begin Result:= Length(FItems);end; function TFixedReader.NextLine: Boolean;var S: string; N: Integer;begin Result:= not EndOfFile; if Result then // Если не достигнут конец файла begin Readln(FFile, S); // Чтение очередной строки из файла N:= ParseLine(S); // Разбор считанной строки if N <> ItemCount then SetLength(FItems, N); // Отсечение массива (если необходимо) end;end; function TFixedReader.ParseLine(const Line: string): Integer;var I, P: Integer;begin P:= 1; for I:= 0 to High(FItemWidths) do begin PutItem(I, Copy(Line, P, FItemWidths[I])); // Установка элемента P:= P + FItemWidths[I]; // Переход к следующему элементу end; Result:= Length(FItemWidths); // Количество элементов постоянноend; procedure TFixedReader.PutItem(Index: Integer; const Item: string);begin if Index > High(FItems) then // Если индекс выходит за границы массива, SetLength(FItems, Index + 1); // то увеличение размера массива FItems[Index]:= Item; // Установка соответствующего элементаend; procedure TFixedReader.SetActive(const AActive: Boolean);begin if Active <> AActive then // Если состояние изменяется begin if AActive then Reset(FFile) // Открытие файла else CloseFile(FFile); // Закрытие файла FActive:= AActive; // Сохранение состояния в поле end;end;

Поля, свойства и методы класса TFixedReader практически полностью аналогичны тем, что определены в классе TDelimitedReader. Отличие состоит в отсутствии свойства Delimiter, наличии поля FItemWidths (для хранения размеров элементов), другой реализации метода ParseLine и немного отличающемся конструкторе. Если в будущем появится класс для чтения элементов из файла еще одного формата (например, зашифрованного текста), то придется снова определять общие для всех классов поля, методы и свойства. Чтобы избавиться от дублирования общих атрибутов (полей, свойств и методов) при определении новых классов, воспользуемся механизмом наследования. Прежде всего, выделим в отдельный класс TTextReader общие атрибуты всех классов, предназначенных для чтения элементов из текстовых файлов. Реализация методов TTextReader, кроме метода ParseLine, полностью идентична реализации TDelimitedReader, приведенной в предыдущем разделе.

type TTextReader = class private // Поля FFile: TextFile; FItems: array of string; FActive: Boolean; // Методы получения и установки значений свойств procedure SetActive(const AActive: Boolean); function GetItemCount: Integer; function GetItem(Index: Integer): string; function GetEndOfFile: Boolean; // Методы procedure PutItem(Index: Integer; const Item: string); function ParseLine(const Line: string): Integer; function NextLine: Boolean; // Конструкторы и деструкторы constructor Create(const FileName: string); destructor Destroy; override; // Свойства property Active: Boolean read FActive write SetActive; property Items[Index: Integer]: string read GetItem; default; property ItemCount: Integer read GetItemCount; property EndOfFile: Boolean read GetEndOfFile; end;...constructor TTextReader.Create(const FileName: string);begin AssignFile(FFile, FileName); FActive:= False;end; function TTextReader.ParseLine(const Line: string): Integer;begin // Функция просто возвращает 0, поскольку не известно, // в каком именно формате хранятся элементы Result:= 0;end;...

При реализации класса TTextReader ничего не известно о том, как хранятся элементы в считываемых строках, поэтому метод ParseLine ничего не делает. Очевидно, что создавать объекты класса TTextReader не имеет смысла. Для чего тогда нужен класс TTextReader? Ответ: чтобы на его основе определить (породить) два других класса — TDelimitedReader и TFixedReader, предназначенных для чтения данных в конкретных форматах:

type TDelimitedReader = class(TTextReader) FDelimiter: Char; function ParseLine(const Line: string): Integer; override; constructor Create(const FileName: string; const ADelimiter: Char = ';'); property Delimiter: Char read FDelimiter; end; TFixedReader = class(TTextReader) FItemWidths: array of Integer; function ParseLine(const Line: string): Integer; override; constructor Create(const FileName: string; const AItemWidths: array of Integer); end;...

Классы TDelimitedReader и TFixedReader определены как наследники TTextReader (об этом говорит имя в скобках после слова class). Они автоматически включают в себя все описания, сделанные в классе TTextReader и добавляют к ним некоторые новые. В результате формируется дерево классов, показанное на рисунке 3.1 (оно всегда рисуется перевернутым).

Рисунок 3.1. Дерево классов

Класс, который наследует атрибуты другого класса, называется порожденным классом или потомком. Соответственно класс, от которого происходит наследование, выступает в роли базового, или предка. В нашем примере класс TDelimitedReader является прямым потомком класса TTextReader. Если от TDelimitedReader породить новый класс, то он тоже будет потомком класса TTextReader, но уже не прямым.

Очень важно, что в отношениях наследования любой класс может иметь только одного непосредственного предка и сколь угодно много потомков. Поэтому все связанные отношением наследования классы образуют иерархию. Примером иерархии классов является библиотека VCL; с ее помощью в среде Delphi обеспечивается разработка GUI-приложений.

3.7.2. Прародитель всех классов

В языке Delphi существует предопределенный класс TObject, который служит неявным предком тех классов, для которых предок не указан. Это означает, что объявление

type TTextReader = class... end;

эквивалентно следующему:

type TTextReader = class(TObject)... end;

Класс TObject выступает корнем любой иерархии классов. Он содержит ряд методов, которые по наследству передаются всем остальным классам. Среди них конструктор Create, деструктор Destroy, метод Free и некоторые другие методы.

Таким образом, полное дерево классов для чтения элементов из текстового файла в различных форматах выглядит так, как показано на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Полное дерево классов

Поскольку класс TObject является предком для всех других классов (в том числе и для ваших собственных), то не лишним будет кратко ознакомиться с его методами:

type TObject = class constructor Create; procedure Free; class function InitInstance(Instance: Pointer): TObject; procedure CleanupInstance; function ClassType: TClass; class function ClassName: ShortString; class function ClassNameIs(const Name: string): Boolean; class function ClassParent: TClass; class function ClassInfo: Pointer; class function InstanceSize: Longint; class function InheritsFrom(AClass: TClass): Boolean; class function MethodAddress(const Name: ShortString): Pointer; class function MethodName(Address: Pointer): ShortString; function FieldAddress(const Name: ShortString): Pointer; function GetInterface(const IID: TGUID; out Obj): Boolean; class function GetInterfaceEntry(const IID: TGUID): PInterfaceEntry; class function GetInterfaceTable: PInterfaceTable; function SafeCallException(ExceptObject: TObject; ExceptAddr: Pointer): HResult; virtual; procedure AfterConstruction; virtual; procedure BeforeDestruction; virtual; procedure Dispatch(var Message); virtual; procedure DefaultHandler(var Message); virtual; class function NewInstance: TObject; virtual; procedure FreeInstance; virtual; destructor Destroy; virtual; end;

Некоторые конструкции этого описания будут вам непонятны, поскольку мы их еще не изучали. Сейчас это не важно. Снова вернитесь к этому описанию после прочтения всей главы.

Краткое описание методов в классе TObject:

Create — стандартный конструктор.

Free — уничтожает объект: вызывает стандартный деструктор Destroy, если значение псевдопеременной Self не равно nil.

InitInstance (Instance: Pointer): TObject — при создании объекта инициализирует нулями выделенную память. На практике нет необходимости вызывать этот метод явно.

CleanupInstance — освобождает память, занимаемую полями с типом string, Variant, динамический массив и интерфейс. На практике нет необходимости вызывать этот метод явно.

ClassType: TClass — возвращает описатель класса (метакласс).

ClassName: ShortString — возвращает имя класса.

ClassNameIs (const Name: string): Boolean — проверяет, является ли заданная строка именем класса.

ClassParent: TClass — возвращает описатель базового класса.

ClassInfo: Pointer — возвращает указатель на соответствующую классу таблицу RTTI (от англ. Runtime Type Information). Таблица RTTI используется для проверки типов данных на этапе выполнения программы.

InstanceSize: Longint — возвращает количество байт, необходимых для хранения в памяти одного объекта соответствующего класса. Заметим, что значение, возвращаемое этим методом и значение, возвращаемое функцией SizeOf при передаче ей в качестве аргумента объектной переменной — это разные значения. Функция SizeOf всегда возвращает значение 4 (SizeOf(Pointer)), поскольку объектная переменная — это ни что иное, как ссылка на данные объекта в памяти. Значение InstanceSize — это размер этих данных, а не размер объектной переменной.

InheritsFrom (AClass: TClass): Boolean — проверяет, является ли класс AClass базовым классом.

MethodAddress (const Name: ShortString): Pointer — возвращает адрес published-метода, имя которого задается параметром Name.

MethodName (Address: Pointer): ShortString — возвращает имя published-метода по заданному адресу.

FieldAddress (const Name: ShortString): Pointer — возвращает адрес published-поля, имя которого задается параметром Name.

GetInterface (const IID: TGUID; out Obj): Boolean — возвращает ссылку на интерфейс через параметр Obj; идентификатор интерфейса задается параметром IID. (Интерфейсы рассмотрены в главе 6)

GetInterfaceEntry (const IID: TGUID): PInterfaceEntry — возвращает информацию об интерфейсе, который реализуется классом. Идентификатор интерфейса задается параметром IID.

GetInterfaceTable: PInterfaceTable — возвращает указатель на таблицу с информацией обо всех интерфейсах, реализуемых классом.

AfterConstruction — автоматически вызывается после создания объекта. Метод не предназначен для явного вызова из программы. Используется для того, чтобы выполнить определенные действия уже после создания объекта (для этого его необходимо переопределить в производных классах).

BeforeDestruction — автоматически вызывается перед уничтожением объекта. Метод не предназначен для явного вызова из программы. Используется для того, чтобы выполнить определенные действия непосредственно перед уничтожением объекта (для этого его необходимо переопределить в производных классах).

Dispatch (var Message) — служит для вызова методов, объявленных с ключевым словом message.

DefaultHandler (var Message) — вызывается методом Dispatch в том случае, если метод, соответствующий сообщению Message, не был найден.

NewInstance: TObject — вызывается при создании объекта для выделения динамической памяти, чтобы разместить в ней данные объекта. Метод вызывается автоматически, поэтому нет необходимости вызывать его явно.

FreeInstance — вызывается при уничтожении объекта для освобождения занятой объектом динамической памяти. Метод вызывается автоматически, поэтому нет необходимости вызывать его явно.

Destroy — стандартный деструктор.

3.7.3. Перекрытие атрибутов в наследниках

В механизме наследования можно условно выделить три основных момента:

• наследование полей;
• наследование свойств;
• наследование методов.

Любой порожденный класс наследует от родительского все поля данных, поэтому классы TDelimitedReader и TFixedReader автоматически содержат поля FFile, FActive и FItems, объявленные в классе TTextReader. Доступ к полям предка осуществляется по имени, как если бы они были определены в потомке. В потомках можно определять новые поля, но их имена должны отличаться от имен полей предка.

Наследование свойств и методов имеет свои особенности.

Свойство базового класса можно перекрыть (от англ. override) в производном классе, например чтобы добавить ему новый атрибут доступа или связать с другим полем или методом.

Метод базового класса тоже можно перекрыть в производном классе, например чтобы изменить логику его работы. Обратимся к классам TDelimitedReader и TFixedReader. В них методы PutItem, GetItem, SetActive и GetEndOfFile унаследованы от TTextReader, поскольку логика их работы не зависит от того, в каком формате хранятся данные в файле. А вот метод ParseLine перекрыт, так как способ разбора строк зависит от формата данных:

function TDelimitedReader.ParseLine(const Line: string): Integer;var S: string; P: Integer;begin S:= Line; Result:= 0; repeat P:= Pos(Delimiter, S); // Поиск разделителя if P = 0 then // Если разделитель не найден, то считается, что P:= Length(S) + 1; // разделитель находится за последним символом PutItem(Result, Copy(S, 1, P - 1)); // Установка элемента Delete(S, 1, P); // Удаление элемента из строки Result:= Result + 1; // Переход к следующему элементу until S = ''; // Пока в строке есть символыend; function TFixedReader.ParseLine(const Line: string): Integer;var I, P: Integer;begin P:= 1; for I:= 0 to High(FItemWidths) do begin PutItem(I, Copy(Line, P, FItemWidths[I])); // Установка элемента P:= P + FItemWidths[I]; // Переход к следующему элементу end; Result:= Length(FItemWidths); // Количество элементов постоянноend;

В классах TDelimitedReader и TFixedReader перекрыт еще и конструктор Create. Это необходимо для инициализации специфических полей этих классов (поля FDelimiter в классе TDelimitedReader и поля FItemWidths в классе TFixedReader):

constructor TDelimitedReader.Create(const FileName: string; const ADelimiter: Char = ';');begin inherited Create(FileName); FDelimiter:= ADelimiter;end; constructor TFixedReader.Create(const FileName: string; const AItemWidths: array of Integer);var I: Integer;begin inherited Create(FileName); // Копирование AItemWidths в FItemWidths SetLength(FItemWidths, Length(AItemWidths)); for I:= 0 to High(AItemWidths) do FItemWidths[I]:= AItemWidths[I];end;

Как видно из примера, в наследнике можно вызвать перекрытый метод предка, указав перед именем метода зарезервированное слово inherited. Когда метод предка полностью совпадает с методом потомка по формату заголовка, то можно использовать более короткую запись. Воспользуемся ей и перепишем деструктор в классе TTextReader правильно:

destructor TTextReader.Destroy;begin Active:= False; inherited; // Эквивалентно: inherited Destroy;end;

Два последних примера демонстрируют важный принцип реализации конструкторов и деструкторов. В конструкторах сначала вызывается конструктор предка, а затем инициализируются дополнительные поля данных. В деструкторах применяется обратная последовательность действий: сначала разрушаются данные, недоступные предку, а затем вызывается унаследованный деструктор. Всегда пользуйтесь этими правилами в своих программах, чтобы избежать ошибок.

 

23. Основные принципы ООП и их поддержка в Object Pascal.

(в лекциях есть.)как это все поддерживается в обджект паскаль