Рис. 18.2. Иерархия виртуального наследования iostream (упрощенная)

Еще один реальный пример виртуального и множественного наследования дают распределенные объектные вычисления. Подробное рассмотрение этой темы см. в серии статей Дугласа Шмидта (Douglas Schmidt) и Стива Виноски (Steve Vinoski) в [LIPPMAN96b].

В данной главе мы рассмотрим использование и поведение механизмов виртуального и множественного наследования. В другой нашей книге, “Inside the C++ Object Model”, описаны более сложные вопросы производительности и дизайна этого аспекта языка.

Для последующего обсуждения мы выбрали иерархию животных в зоопарке. Наши животные существуют на разных уровнях абстракции. Есть, конечно, особи, имеющие свои имена: Линь-Линь, Маугли или Балу. Каждое животное принадлежит к какому-то виду; скажем, Линь-Линь – это гигантская панда. Виды в свою очередь входят в семейства. Так, гигантская панда – член семейства медведей, хотя, как мы увидим в разделе 18.5, по этому поводу в зоологии долго велись бурные дискуссии. Каждое семейство – член животного мира, в нашем случае ограниченного территорией зоопарка.

На каждом уровне абстракции имеются данные и операции, необходимые для поддержки все более и более широкого круга пользователей. Например, абстрактный класс ZooAnimal хранит информацию, общую для всех животных в зоопарке, и предоставляет открытый интерфейс для всех возможных запросов.

Помимо классов, описывающих животных, есть и вспомогательные классы, инкапсулирующие различные абстракции иного рода, например “животные, находящиеся под угрозой вымирания”. Наша реализация класса Panda множественно наследует от Bear (медведь) и Endangered (вымирающие).

18.2. Множественное наследование

Для поддержки множественного наследования синтаксис списка базовых классов

class Bear : public ZooAnimal { ... };

расширяется: допускается наличие нескольких базовых классов, разделенных запятыми:

class Panda : public Bear, public Endangered { ... };

Для каждого из перечисленных базовых классов должен быть указан уровень доступа: public, protected или private. Как и при одиночном наследовании, множественно наследовать можно только классу, определение которого уже встречалось ранее.

Язык не накладывает никаких ограничений на число базовых классов, которым может наследовать производный. На практике чаще всего встречается два класса, один из которых представляет открытый абстрактный интерфейс, а второй – закрытую реализацию (хотя ни один из рассмотренных выше примеров этой модели не следует). Производные классы, наследующие от трех или более базовых, – это пример такого стиля проектирования, когда каждый базовый класс представляет одну грань полного интерфейса производного.

В случае множественного наследования объект производного класса содержит по одному подобъекту каждого из своих базовых (см. раздел 17.3). Например, когда мы пишем

Panda ying_yang;

фактического обращения к нему (см. раздел 17.4). Например, если в обоих классах Bear и Endangered определена функция-член print(), то инструкция

ying_yang.print( cout );

приводит к ошибке компиляции, даже если у двух унаследованных функций-членов

Error: ying_yang.print( cout ) -- ambiguous, one of

Bear::print( ostream& )

разные списки параметров.

Ошибка: ying_yang.print( cout ) -- неоднозначно, одна из

Bear::print( ostream& )

Endangered::print( ostream&, int ) Endangered::print( ostream&, int )

Причина в том, что унаследованные функции-члены не образуют множество перегруженных функций внутри производного класса (см. раздел 17.3). Поэтому print() разрешается только по имени, а не по типам фактических аргументов. (О том, как производится разрешение, мы поговорим в разделе 18.4.)

В случае одиночного наследования указатель, ссылка или объект производного класса при необходимости автоматически преобразуются в указатель, ссылку или объект базового класса, которому открыто наследует производный. Это остается верным и для множественного наследования. Так, указатель, ссылку или сам объект класса Panda

extern void display( const Bear& );

extern void highlight( const Endangered& ); Panda ying_yang;

display( ying_yang ); // правильно highlight( ying_yang ); // правильно

extern ostream&

operator<<( ostream&, const ZooAnimal& );

можно преобразовать в указатель, ссылку или объект ZooAnimal, Bear или Endangered: cout << ying_yang << endl; // правильно

Однако вероятность неоднозначных преобразований при множественном наследовании

extern void display( const Bear& );

намного выше. Рассмотрим, к примеру, две функции: extern void display( const Endangered& );

Неквалифицированный вызов display() для объекта класса Panda

class Panda : public Bear, public Endangered

{ ... };

Panda

yin _ya ng;

в результате почленной инициализации объекта ling_ling

Panda ling_ling = yin_yang;

вызывается копирующий конструктор класса Bear (но, так как Bear производный от ZooAnimal, сначала выполняется копирующий конструктор класса ZooAnimal), затем – класса Endangered и только потом – класса Panda. Почленное присваивание ведет себя аналогично.

Упражнение 18.1 Какие из следующих объявлений ошибочны? Почему?

(a)class CADVehicle : public CAD, Vehicle { ... };

(b)class

DoublyLinkedLis t:

public List, public List { ... };

(c) class

iostrea m:

private istream, private ostream { ... };

Упражнение 18.2

class A { ... };

class B : public A { ... }; class C : public B { ... }; class X { ... };

class Y { ... };

class Z : public X, public Y { ... };

Дана иерархия, в каждом классе которой определен конструктор по умолчанию: class MI : public C, public Z { ... };

Каков порядок вызова конструкторов в таком определении:

MI mi;

Упражнение 18.3

class X { ... }; class A { ... };

class B : public A { ... }; class C : private B

{ ... };

Дана иерархия, в каждом классе которой определен конструктор по умолчанию: class D : public X, public C { ... };

Какие из следующих преобразований недопустимы:

D *pd = new D;

Упражнение 18.4

class Base { public:

virtual ~Base();

virtual ostream& print(); virtual void debug(); virtual void readOn(); virtual void writeOn(); // ...

};

class Derived1 : virtual public Base { public:

virtual ~Derived1(); virtual void writeOn(); // ...

};

class Derived2 : virtual public Base { public:

virtual ~Derived2(); virtual void readOn(); // ...

};

class MI : public Derived1, public Derived2

{

public:

virtual ~MI();

virtual ostream& print(); virtual void debug();

// ...

Дана иерархия классов, обладающая приведенным ниже набором виртуальных функций:

};