Наследование (программирование)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Наследование — механизм языка, позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского, базового) класса. Класс-потомок может добавить собственные методы и свойства, а также пользоваться родительскими методами и свойствами. Позволяет строить иерархии классов. Является одним из пяти типов ассоциации.

Наследование обеспечивает в ООП полиморфизм и абстракцию данных.

Типы наследования[править | править вики-текст]

Простое наследование[править | править вики-текст]

Класс, от которого произошло наследование, называется базовым или родительским (англ. base class). Классы, которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами (англ. derived class).

В некоторых языках используются абстрактные классы. Абстрактный класс — это класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, он описан в программе, имеет поля, методы и не может использоваться для непосредственного создания объекта. То есть от абстрактного класса можно только наследовать. Объекты создаются только на основе производных классов, наследованных от абстрактного. Например, абстрактным классом может быть базовый класс «сотрудник вуза», от которого наследуются классы «аспирант», «профессор» и т. д. Так как производные классы имеют общие поля и функции (например, поле «год рождения»), то эти члены класса могут быть описаны в базовом классе. В программе создаются объекты на основе классов «аспирант», «профессор», но нет смысла создавать объект на основе класса «сотрудник вуза».

Множественное наследование[править | править вики-текст]

При множественном наследовании у класса может быть более одного предка. В этом случае класс наследует методы всех предков. Достоинства такого подхода в большей гибкости. Множественное наследование реализовано в C++. Из других языков, предоставляющих эту возможность, можно отметить Python и Eiffel. Множественное наследование поддерживается в языке UML.

Множественное наследование — потенциальный источник ошибок, которые могут возникнуть из-за наличия одинаковых имен методов в предках. В языках, которые позиционируются как наследники C++ (Java, C# и др.), от множественного наследования было решено отказаться в пользу интерфейсов. Практически всегда можно обойтись без использования данного механизма. Однако, если такая необходимость все-таки возникла, то, для разрешения конфликтов использования наследованных методов с одинаковыми именами, возможно, например, применить операцию расширения видимости — «::» — для вызова конкретного метода конкретного родителя.

Попытка решения проблемы наличия одинаковых имен методов в предках была предпринята в языке Eiffel, в котором при описании нового класса необходимо явно указывать импортируемые члены каждого из наследуемых классов и их именование в дочернем классе.

Большинство современных объектно-ориентированных языков программирования (C#, Java, Delphi и др.) поддерживают возможность одновременно наследоваться от класса-предка и реализовать методы нескольких интерфейсов одним и тем же классом. Этот механизм позволяет во многом заменить множественное наследование — методы интерфейсов необходимо переопределять явно, что исключает ошибки при наследовании функциональности одинаковых методов различных классов-предков.

Единый базовый класс[править | править вики-текст]

В ряде языков программирования все классы явно или неявно наследуются от некого базового класса. Smalltalk был одним из первых языков, в которых использовалась эта концепция. К таким языкам относятся Objective-C (NSObject), Perl (UNIVERSAL), Eiffel (ANY), Java (java.lang.Object), C# (System.Object), Delphi (TObject).

Наследование в языках программирования[править | править вики-текст]

C++[править | править вики-текст]

Наследование в C++:

class A{    //базовый класс
};
 
class B : public A{    //public наследование
};
 
class C : protected A{    //protected наследование
};
 
class Z : private A{    //private наследование
};

В C++ существует три типа наследования: public, protected, private. Спецификаторы доступа членов базового класса меняются в потомках следующим образом:

Если класс объявлен как базовый для другого класса со спецификатором доступа public, тогда public члены базового класса доступны как public члены производного класса, protected члены базового класса доступны как protected члены производного класса.

Если класс объявлен как базовый для другого класса со спецификатором доступа protected, тогда public и protected члены базового класса доступны как protected члены производного класса.

Если класс объявлен как базовый для другого класса со спецификатором доступа private, тогда public и protected члены базового класса доступны как private члены производного класса.

Одним из основных преимуществ public-наследования является то, что указатель на классы-наследники может быть неявно преобразован в указатель на базовый класс, то есть для примера выше можно написать:

A* a = new B();

Эта интересная особенность открывает возможность динамической идентификации типа (RTTI).

Delphi (Object Pascal)[править | править вики-текст]

Для использования механизма наследования в Delphi необходимо в объявлении класса справа от слова class указать класс предок:

Предок:

TAncestor = class
private
protected
public
  // Виртуальная процедура
  procedure VirtualProcedure; virtual; abstract; 
  procedure StaticProcedure;
end;

Наследник:

TDescendant = class(TAncestor)
private
protected
public
  // Перекрытие виртуальной процедуры
  procedure VirtualProcedure; override;
  procedure StaticProcedure;
end;

Абсолютно все классы в Delphi являются потомками класса TObject. Если класс-предок не указан, то подразумевается, что новый класс является прямым потомком класса TObject.

Множественное наследование в Delphi частично поддерживается за счёт использования классов-помощников (Сlass Helpers).

Python[править | править вики-текст]

Python поддерживает как одиночное, так и множественное наследование. При доступе к атрибуту просмотр производных классов происходит в порядке разрешения метода (англ. method resolution order, MRO)[1].

class Ancestor1(object):   # Предок 1
    def m1(self): pass
class Ancestor2(object):   # Предок 2
    def m1(self): pass
class Descendant(Ancestor1, Ancestor2):   # Наследник
    def m2(self): pass
 
d = Descendant()           # инстанциация
print d.__class__.__mro__  # порядок разрешения метода:
(<class '__main__.Descendant'>, <class '__main__.Ancestor1'>, <class '__main__.Ancestor2'>, <type 'object'>)

С версии Python 2.2 в языке сосуществуют «классические» классы и «новые» классы. Последние являются наследниками object. «Классические» классы будут поддерживаться вплоть до версии 2.6, но удалены из языка в Python версии 3.0.

Множественное наследование применяется в Python, в частности, для введения в основной класс классов-примесей (англ. mix-in).

PHP[править | править вики-текст]

Для использования механизма наследования в PHP необходимо в объявлении класса после имени объявляемого класса-наследника указать слово extends и имя класса-предка:

class Descendant extends Ancestor {
}

В случае перекрытия классом-наследником методов предка, доступ к методам предка можно получить с использованием ключевого слова parent:

class A {
  function example() {
    echo "Вызван метод A::example().<br />\n";
  }
}
 
class B extends A {
  function example() {
    echo "Вызван метод B::example().<br />\n";
    parent::example();
  }
}

Objective-C[править | править вики-текст]

@interface A : NSObject 
- (void) example;
@end
 
@implementation
- (void) example
{
    NSLog(@"Class A");
}
@end
 
@interface B : A
- (void) example;
@end
 
@implementation
- (void) example
{
    NSLog(@"Class B");
}
@end

В интерфейсе объявляют методы, которые будут видны снаружи класса (public) Внутрение методы можно реализовывать без интерфейса. Для объявления дополнительных свойств, пользуются interface-extension в файле реализации. Все методы в Objective-C виртуальные.

Java[править | править вики-текст]

Пример наследования от одного класса и двух интерфейсов:

        public class A { }
        public interface I1 { }
        public interface I2 { }
        public class B extends A implements I1, I2 { }

Директива final в объявлении класса делает наследование от него невозможным.

C#[править | править вики-текст]

Пример наследования от одного класса и двух интерфейсов:

        public class A { }
        public interface I1 { }
        public interface I2 { }
        public class B : A, I1, I2 { }

Наследование от типизированных классов можно осуществлять, указав фиксированный тип, либо путем переноса переменной типа в наследуемый класс:

        public class A<T>
        { }
        public class B : A<int>
        { }
        public class B2<T> : A<T>
        { }

Допустимо также наследование вложенных классов от классов, их содержащих:

    class A // default class A is internal, not public class B can not be public
 
    {
        class B : A { }
    }

Директива sealed в объявлении класса делает наследование от него невозможным.[2]

Ruby[править | править вики-текст]

class Parent
 
  def public_method
    "Public method"
  end
 
  private
 
    def private_method
      "Private method"
    end
 
end
 
class Child < Parent
 
  def public_method
    "Redefined public method"
  end
 
  def call_private_method
    "Ancestor's private method: " + private_method
  end
 
end

Класс Parent является предком для класса Child, у которого переопределен метод public_method.

child = Child.new
child.public_method #=> "Redefined public method"
child.call_private_method #=> "Ancestor's private method: Private method"

Приватные методы предка можно вызывать из наследников.

JavaScript[править | править вики-текст]

var Parent = function( data ) {
    this.data = data || false;
    this.public_method = function() { return 'Public Method'; }
}
 
var Child = function() {
    this.public_method = function() { return 'Redefined public method'; }
    this.getData = function() { return 'Data: ' + this.data; }
}
 
Child.prototype = new Parent('test');
var Test = new Child();
 
Test.getData(); // => "Data: test"
Test.public_method(); // => "Redefined public method"
Test.data; // => "test"

Класс Parent является предком для класса Child, у которого переопределен метод public_method. В JavaScript используется прототипное наследование.

Конструкторы и деструкторы[править | править вики-текст]

В С++ конструкторы при наследовании вызываются последовательно от самого раннего предка до самого позднего потомка, а деструкторы наоборот — от самого позднего потомка до самого раннего предка.

class First
{
public:
    First()  { cout << ">>First constructor" << endl; }
    ~First() { cout << ">>First destructor" << endl; }
};
 
class Second: public First
{
public:
    Second()  { cout << ">Second constructor" << endl; }
    ~Second() { cout << ">Second destructor" << endl; }
};
 
class Third: public Second
{
public:
    Third()  { cout << "Third constructor" << endl; }
    ~Third() { cout << "Third destructor" << endl; }
};
 
// выполнение кода
Third *th = new Third();
delete th;
 
// результат вывода
/*
>>First constructor
>Second constructor
Third constructor
 
Third destructor
>Second destructor
>>First destructor
*/

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. о порядке разрешения метода в Python
  2. C# Language Specification Version 4.0, Copyright © Microsoft Corporation 1999—2010