Множественное наследование
В C++ производный класс может быть порождён из любого числа непосредственных базовых классов. Наличие у производного класса более чем одного непосредственного базового класса называется множественным наследием. Синтаксически множественное наследование отличается от единичного наследования списком баз, состоящим более чем из одного элемента.
class A { }; class B { }; class C : public A, public B { };
При создании объектов-представителей производного класса, порядок расположения непосредственных базовых классов в списке баз определяет очерёдность вызова конструкторов умолчания.
Этот порядок влияет и на очерёдность вызова деструкторов при уничтожении этих объектов. Но эти проблемы, также как и алгоритмы выделения памяти для базовых объектов, скорее всего, относятся к вопросам реализации. Вряд ли программист должен акцентировать на этом особое внимание.
Более существенным является ограничение, согласно которому одно и то же имя класса не может входить более одного раза в список баз при объявлении производного класса. Это означает, что в наборе непосредственных базовых классов, которые участвуют в формировании производного класса не должно встречаться повторяющихся элементов.
Вместе с тем, один и тот же класс может участвовать в формировании нескольких (а может быть и всех) непосредственных базовых классов данного производного класса. Так что для непрямых базовых классов, участвующих в формировании производного класса не существует никаких ограничений на количество вхождений в объявление производного класса:
class A { public: int x0, xA; }; class B : public A { public: int xB; }; class C : public A { public: int x0, xC; }; class D : public B, public C { public: int x0, xD; };
В этом примере класс A дважды используется при объявлении класса D в качестве непрямого базового класса.
Для наглядного представления структуры производного класса также используются направленные ациклические графы, схемы классов и объектов.
Как и раньше, самый нижний узел направленного ациклического графа, а также нижний уровень схем соответствует производному классу и фрагменту объекта, представляющего производный класс.
Такой фрагмент объекта мы будем называть производным фрагментом-представителем данного класса.
Верхние узлы графа и верхние уровни схем классов и объектов соответствуют базовым классам и фрагментам объектов, представляющих базовые и непосредственные базовые классы.
Эти фрагменты объекта мы будем называть базовыми и непосредственными базовыми фрагментами-представителями класса.
Вот как выглядит граф ранее приведённого в качестве примера производного класса D:
A A B C D
А вот как представляется структура производного класса в виде неполной схемы класса. Базовые классы располагаются на этой схеме в порядке, который соответствует списку базовых элементов в описании базы производного класса. Этот же порядок будет использован при изображении диаграмм объектов. И это несмотря на то обстоятельство, что порядок вызова конструкторов базовых классов определяется конкретной реализацией. За порядком вызова конструкторов базовых классов всегда можно наблюдать после определения их собственных версий.
A B A C D
А вот и схема объекта производного класса.
D MyD; MyD ::= A (int)x0; (int)xA; B (int)xB; A (int)x0; (int)xA; C (int)x0; D (int)x0; (int)xD;
Первое, что бросается в глаза - это множество одноимённых переменных, "разбросанных" по базовым фрагментам объекта. Да и самих базовых фрагментов здесь немало.
Очевидно, что образующие объект базовые фрагменты-представители одного базового класса, по своей структуре неразличимы между собой. Несмотря на свою идентичность, все они обладают индивидуальной характеристикой - положением относительно производного фрагмента объекта.
При множественном наследовании актуальной становится проблема неоднозначности, связанная с доступом к членам базовых классов. Доступ к члену базового класса является неоднозначным, если выражение доступа именует более одной функции, объекта (данные-члены класса также являются объектами), типа (об этом позже!) или перечислителя.
Например, неоднозначность содержится в следующем операторе: MyD.xA = 100;
здесь предпринимается неудачная попытка изменения значения данного-члена базового фрагмента объекта MyD. Выражение доступа MyD.xA именует сразу две переменных xA. Разрешение неоднозначности сводится к построению такого выражения доступа, которое однозначно указывало бы функцию, объект, тип (об этом позже!) или перечислитель.
Наша очередная задача сводится к описанию однозначных способов доступа к данным-членам класса, расположенным в разных базовых фрагментах объекта. И здесь мы впервые сталкиваемся с ограниченными возможностями операции доступа. MyD.B::x0 = 100;
Этот оператор обеспечивает изменение значения данного-члена базового фрагмента - представителя класса B. Здесь нет никаких проблем, поскольку непосредственный базовый класс B наследует данные-члены базового класса A. Поскольку в классе B отсутствуют данные-члены с именем x0, транслятор однозначно определяет принадлежность этого элемента. Итак, доступ к данному-члену базового класса A "со стороны" непосредственного базового класса B не представляет особых проблем. MyD.C::x0 = 100;
А теперь изменяется значение данного-члена базового фрагмента - представителя класса С. И опять же транслятор однозначно определяет местоположение изменяемой переменной. Переменная x0 была объявлена в непосредственном базовом классе C. И операция доступа указывает на эту переменную. А вот попытка изменения значения переменной x0, расположенной базовом фрагменте-представителе класса A "со стороны" непосредственного базового класса C обречена. Так, оператор MyD.A::x0 = 777;
некорректен по причине неоднозначности соотнесения класса и его члена, поскольку непонятно, о каком базовом фрагменте-представителе класса A идёт речь. Выражения доступа с составными квалифицированными именами, как например, MyD.C::A::x0
в контексте нашей программы также некорректны: составное квалифицированное имя предполагает вложенное объявление класса. Это свойство операции доступа уже обсуждалось ранее, в разделах, непосредственно посвящённых операциям. Вложенные объявления будут рассмотрены ниже.
Операция :: оставляет в "мёртвой зоне" целые фрагменты объектов. Однако возможность доступа к членам класса, которые оказались вне пределов досягаемости операции доступа всё же существует. Она обеспечивается указателями и операциями явного преобразования типа.
Идея состоит в том, чтобы, объявив указатель на объект-представитель базового класса, попытаться его настроить с помощью операций явного преобразования типа на соответствующий фрагмент объекта производного класса. В результате недосягаемые с помощью операции доступа фрагменты объекта превращаются в безымянные объекты простой конфигурации. Доступ к их членам в этом случае обеспечивается обычными операциями косвенного обращения. Рассмотрим несколько строк, которые демонстрируют такую технику работы с недосягаемыми фрагментами.
A* pObjA; B* pObjB; C* pObjC; D* pObjD = MyD; // Мы начинаем с объявления соответствующих указателей. pObjC = (C*)MyD; pObjA = (A*)pObjC; // Произведена настройка указателей на требуемые фрагменты. pObjA-x0 = 999; // А это уже элементарно!
Очевидно, что можно обойтись без поэтапных преобразований и воспользоваться свойством коммутативности операции явного преобразования типа:
((A*)(C*)pObjD)-x0 = 5; ((A*)(B*)pObjD)-x0 = 55; // Разным фрагментам - разные значения.
Аналогичным образом обстоят дела с функциями-членами базовых классов. Этот раздел мы завершаем небольшой программой, демонстрирующей методы доступа к членам базовых фрагментов объекта производного класса.
#include iostream.h class A { public: int x0; int Fun1(int key); }; int A::Fun1(int key) { cout " Fun1( " key " ) from A " endl; cout " x0 == " x0 "..." endl; return 0; } class B: public A { public: int x0; int Fun1(int key); int Fun2(int key); }; int B::Fun1(int key) { cout " Fun1( " key " ) from B " endl; cout " x0 == " x0 "..." endl; return 0; } int B::Fun2(int key) { Fun1(key * 5); cout " Fun2( " key " ) from B " endl; cout " x0 == " x0 "..." endl; return 0; } class C: public A { public: int x0; int Fun2(int key); }; int C::Fun2(int key) { A::x0 = 25; Fun1(key * 5); cout " Fun2( " key " ) from C " endl; cout " x0 == " x0 "..." endl; return 0; } class D: public B, public C { public: int x0; int Fun1(int key); }; int D::Fun1(int key) { cout " Fun1( " key " ) from D " endl; cout " x0 == " x0 "..." endl; return 0; } void main () { D MyD; ObjD.x0 = 111; A* pObjA; B* pObjB; C* pObjC; D* pObjD = MyD; MyD.B::x0 = 100; MyD.C::x0 = 333; MyD.Fun1(1); pObjD-B::Fun1(1); pObjD-C::Fun2(1); pObjA = (A*) (B*) pObjD; ((A*) ((C*) pObjD))-Fun1(111); ((A*) ((B*) pObjD))-Fun1(111); pObjA-Fun1(111); pObjC = (C*)MyD; pObjA = (A*)pObjC; ((A*)(B*)pObjD)-x0 = 1; ((A*)(B*)pObjD)-Fun1(777); ((A*)(C*)pObjD)-x0 = 2; ((A*)(C*)pObjD)-Fun1(999); }
