В литературе также встречаются термины "подкласс" и "суперкласс", но мы не будем их использовать из-за неоднозначности.
Имеется также терминология для компонентов класса: компонент либо является наследуемым (перешедшим от некоторого собственного предка), либо непосредственным (введенным в данном классе).
При графическом представлении структур ОО-ПО, в котором классы изображаются эллипсами, связи по отношению наследования показываются в виде одинарных стрелок. Тем самым они отличаются от связей по отношению "быть клиентом", которые представляются двойными стрелками.
Рис. 14.1. Связь по наследованию
Переопределяемый компонент отмечается ++ (это соглашение принято в Business Object Notation (B.O.N.)).
Стрелка указывает вверх от наследника к родителю. Это соглашение легко запомнить - оно представляет отношение "наследовать от". В литературе встречается и обратное направление таких стрелок. Хотя обычно выбор графического представления является делом вкуса, в данном случае, одно из них явно лучше другого, поскольку одно наводит на мысль о правильном отношении, а другое может привести к путанице. Стрелка - это не просто произвольная пиктограмма, она указывает на одностороннюю связь между своими двумя концами. В данном случае:
[x]. Всякий экземпляр наследника можно рассматривать как экземпляр родителя, а обратное неверно.
[x]. В тексте наследника всегда упоминается его родитель, но не наоборот. Это, на самом деле, является важным свойством ОО-метода, вытекающим из принципа Открыт-Закрыт, согласно которому класс не "знает" списка своих наследников и других собственных потомков.
Хотя у нас нет жесткого правила, определяющего для достаточно сложных систем размещение классов на диаграммах наследования, мы будем, по возможности, помещать класс выше его наследника.
Наследование инварианта
Хотелось бы указать инвариант класса RECTANGLE, который говорил бы, что число сторон прямоугольника равно четырем и что длины сторон последовательно равны side1, side2, side1 и side2.
У класса POLYGON также имеется инвариант, который применим и к его наследнику:
Правило наследования инварианта
Инвариант класса является конъюнкцией утверждений из его раздела invariant и свойств инвариантов его родителей (если таковые имеются).
Поскольку у родителей класса могут быть свои родители, то это правило рекурсивно: в результате полный инвариант класса получается как конъюнкция собственного инварианта и инвариантов классов всех его предков.
Это правило отражает одну из важных характеристик наследования: сказать, что B наследует A - это утверждать, что каждый экземпляр B является также экземпляром A. Вследствие этого всякое выраженное инвариантом ограничение целостности, применимое к экземплярам A, будет также применимо и к экземплярам B.
В нашем примере второе предложение (at_least_three) инварианта POLYGON утверждает, что число сторон должно быть не менее трех, оно является следствием предложения four_sides из инварианта класса RECTANGLE, которое требует, чтобы сторон было ровно четыре.
Наследование и конструкторы
Ранее не показанная процедура создания (конструктор) для класса POLYGON может иметь вид
make_polygon (vclass="underline" LINKED_LIST [POINT]) is
-- Создание по вершинам из vl.
require
vl.count >= 3
do
...Инициализация представления многоугольника по элементам из vl ...
ensure
-- vertices и vl состоят из одинаковых элементов (это можно выразить
формально)
end
Эта процедура берет список точек, содержащий по крайней мере три элемента, и использует его для создания многоугольника.
| Ей дано собственное имя make_polygon, чтобы избежать конфликта имен при ее наследовании классом RECTANGLE, у которого имеется собственная процедура создания make. Мы не рекомендуем так делать в общем случае, в следующей лекции будет показано, как давать процедуре создания класса POLYGON стандартное имя make, а затем использовать переименование в предложении о наследовании класса RECTANGLE, чтобы предотвратить коллизию имен. |
Приведенная выше процедура создания класса RECTANGLE имеет четыре аргумента: точку, служащую центром, длины двух сторон и ориентацию. Отметим, что компонент vertices применим к прямоугольникам, поэтому процедура создания для RECTANGLE создает список вершин vertices (четыре угла вычисляются по центру, длинам сторон и ориентации).
Общая процедура создания для многоугольников не удобна прямоугольникам, так как приемлемы только списки из четырех элементов, удовлетворяющих инварианту класса RECTANGLE. Процедура создания для прямоугольников, в свою очередь, не годится для произвольных многоугольников. Это обычное дело: процедура создания родителя не подходит для наследника. Нельзя гарантировать, что она будет удовлетворять его новому инварианту.
Например, если у наследника имеются новые атрибуты, то процедуре создания нужно будет их инициализировать, для чего потребуются дополнительные аргументы. Отсюда общее правило:
Правило наследования конструктора
При наследовании свойство процедуры быть конструктором не сохраняется.
Наследуемая процедура создания все еще доступна в наследнике, как и любой другой компонент родителя, но она не сохраняет статус конструктора. Этим статусом обладают только процедуры, перечисленные в предложении creation наследника.
В некоторых случаях родительский конструктор подходит и для наследника. Тогда его просто нужно указать в предложении creation:
class B inherit
A
creation
make
feature
...
где процедура make наследуется без изменений от класса A, у которого она также указана в предложении creation.
Пример иерархии
В конце обсуждения полезно рассмотреть пример POLYGON-RECTANGLE в контексте более общей иерархии типов геометрических фигур.
Рис. 14.2. Иерархия типов фигур
Фигуры разбиты на замкнутые и незамкнутые. Примером замкнутой фигуры кроме многоугольника является также эллипс, а частным случаем эллипса является круг.
Рядом с классами указаны их разные компоненты. Символ "++" означает "переопределено", а символы "+" и "*" будут объяснены далее.
Ранее для простоты RECTANGLE был наследником класса POLYGON. Поскольку указанная классификация основана на числе вершин, то представляется разумным ввести промежуточный класс QUADRANGLE для четырехугольников на том же уровне, что и классы TRIANGLE, PENTAGON и т. п. Тогда компонент diagonal (диагональ) можно переместить на уровень класса QUADRANGLE.