Наследование (программирование)
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Наследование (англ. inheritance) — концепция объектно-ориентированного программирования, согласно которой абстрактный тип данных может наследовать данные и функциональность некоторого существующего типа, способствуя повторному использованию компонентов программного обеспечения.
Терминология[править | править код]
В объектно-ориентированном программировании, начиная с Simula 67, абстрактные типы данных называются классами.
Суперкласс (англ. super class), родительский класс (англ. parent class), предок, родитель или надкласс — класс, производящий наследование в подклассах, т. е. класс, от которого наследуются другие классы. Суперклассом может быть подкласс, базовый класс, абстрактный класс и интерфейс.
Подкласс (англ. subclass), производный класс (англ. derived class), дочерний класс (англ. child class), класс потомок, класс наследник или класс-реализатор — класс, наследуемый от суперкласса или интерфейса, т. е. класс определённый через наследование от другого класса или нескольких таких классов. Подклассом может быть суперкласс.
Базовый класс (англ. base class) — это класс, находящийся на вершине иерархии наследования классов и в основании дерева подклассов, т. е. не являющийся подклассом и не имеющий наследований от других суперклассов или интерфейсов. Базовым классом может быть абстрактный класс и интерфейс. Любой не базовый класс является подклассом.
Интерфейс (англ. interface) — это структура, определяющая чистый интерфейс класса, состоящий из абстрактных методов. Интерфейсы участвуют в иерархии наследований классов и интерфейсов.
Суперинтерфейс (англ. super interface) или интерфейс-предок — это аналог суперкласса в иерархии наследований, т. е. это интерфейс производящий наследование в подклассах и подинтерфейсах.
Интерфейс-потомок, интерфейс-наследник или производный интерфейс (англ. derived interface) — это аналог подкласса в иерархии наследований интерфейсов, т. е. это интерфейс наследуемый от одного или нескольких суперинтерфейсов.
Базовый интерфейс — это аналог базового класса в иерархии наследований интерфейсов, т. е. это интерфейс, находящийся на вершине иерархии наследования.
Иерархия наследования или иерархия классов — дерево, элементами которого являются классы и интерфейсы.
Применение[править | править код]
Наследование является механизмом повторного использования кода (англ. code reuse) и способствует независимому расширению программного обеспечения через открытые классы (англ. public classes) и интерфейсы (англ. interfaces). Установка отношения наследования между классами порождает иерархию классов (англ. class hierarchy).
Наследование и полиморфизм подтипов[править | править код]
Часто наследование отождествляют с полиморфизмом подтипов (англ. subtyping):
- Концептуально, полиморфизм подтипов устанавливает отношение: «является» (англ. is-a relationship), — тем самым имитируя семантическое отношение наследования;
- В свою очередь наследование в большей степени относится к повторному использованию кода, то есть определяет синтаксическое отношение.
Несмотря на приведённое выше замечание, наследование является широко используемым механизмом установки отношения «является» (англ. is-a relationship). Некоторые языки программирования согласуют наследование и полиморфизм подтипов (в основном, это относится к языкам со статической типизацией: C++, C#, Java и Scala) — в то время как другие разделяют вышеописанные концепции.
Наследование, — даже в языках программирования, которые поддерживают применение наследования как механизма, обеспечивающего полиморфизм подтипов, — не гарантирует поведенческий полиморфизм подтипов; смотри: «Принцип подстановки» Барбары Лисков.
Типы наследования[править | править код]
«Простое» наследование[править | править код]
«Простое» наследование, иногда называемое одиночным наследованием, описывает родство между двумя классами: один из которых наследует второму. Из одного класса могут выводиться многие классы, но даже в этом случае подобный вид взаимосвязи остается «простым» наследованием.
Абстрактные классы и создание объектов[править | править код]
Для некоторых языков программирования справедлива следующая концепция.
Существуют «абстрактные» классы (объявляемые таковыми произвольно или из-за приписанных им абстрактных методов); их можно описывать имеющими поля и методы. Создание же объектов (экземпляров) означает конкретизацию, применимую лишь к неабстрактным классам (в том числе, к неабстрактным наследникам абстрактных), — представителями которых, по итогу, будут созданные объекты.
Пример: Пусть базовый класс «Сотрудник ВУЗа», — от которого наследуются классы «Аспирант» и «Профессор», — абстрактный. Общие поля и функции классов (например, поле «Год рождения») могут быть описаны в базовом классе. И в программе будут созданы объекты только производных классов: «Аспирант» и «Профессор»; обычно нет смысла создавать объекты базовых классов.
Множественное наследование[править | править код]
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 имён методов в предках. В языках, которые позиционируются как наследники C++ (Java, C# и другие), от множественного наследования было решено отказаться в пользу интерфейсов. Практически всегда можно обойтись без использования данного механизма. Однако, если такая необходимость всё-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 имён 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 другие) 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 код]
В ряде языков программирования, все классы, — явно или неявно, — наследуются от некоего базового класса. Smalltalk был одним из первых языков, в которых использовалась эта концепция. К таким языкам также относятся: Objective-C (класс NSObject), Perl (UNIVERSAL), Eiffel (ANY), Java (java.lang.Object), C# (System.Object), Delphi (TObject), Scala (Any).
Наследование в языках программирования[править | править код]
C++[править | править код]
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:
- public-члены базового класса — доступны как public-члены производного класса;
- protected-члены базового класса — доступны как protected-члены производного класса;
- … protected:
- public- и protected-члены базового класса — доступны как protected-члены производного класса;
- … private:
- public- и protected-члены базового класса — доступны как private-члены производного класса.
- … public:
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 код]
Для использования механизма наследования в Delphi необходимо в объявлении класса в скобках 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 изначально принципиально не поддерживается, однако для тех, кому без этого не обойтись всё же имеются такие возможности, например, за счёт использования классов-помощников (Сlass Helpers).
Python[править | править код]
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 3.0.
Множественное наследование применяется в Python, в частности, для введения в основной класс классов-примесей (англ. mix-in).
PHP[править | править код]
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(); } } Можно предотвратить перекрытие классом-наследником методов предка; для этого необходимо указать ключевое слово final:
class A { final function example() { echo "Вызван метод A::example().<br />\n"; } } class B extends A { function example() { //вызовет ошибку parent::example(); //и никогда не выполнится } } Чтобы при наследовании обратиться к конструктору родительского класса, необходимо дочернему классу в конструкторе указать parent::__construct();[2]
Objective-C[править | править код]
@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).
Внутренние методы можно реализовывать без интерфейса. Для объявления дополнительных свойств, пользуются interface-extension в файле реализации.
Все методы в Objective-C виртуальные.
Java[править | править код]
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 код]
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 путём 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.[3]
Ruby[править | править код]
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 переопределён 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 код]
class Parent { constructor(data) { this.data = data; } publicMethod() { return 'Public Method'; } } class Child extends Parent { getData() { return `Data: ${this.data}`; } publicMethod() { return 'Redefined public method'; } } const test = new Child('test'); test.getData(); // => 'Data: test' test.publicMethod(); // => 'Redefined public method' test.data; // => 'test' Класс Parent является предком для класса Child, у которого переопределен метод publicMethod.
В JavaScript используется прототипное наследование.
Конструкторы и деструкторы[править | править код]
В C++ 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 код]
[cplus.about.com/od/beginnerctutorial/l/aa121302a.htm Multiple Inheritance]
Примечания[править | править код]
- ↑ о порядке разрешения метода в Python. Дата обращения: 1 февраля 2007. Архивировано 29 марта 2012 года.
- ↑ Что такое объектно-ориентированное программирование. wh-db.com (30 июня 2015). Дата обращения: 1 июля 2015. Архивировано 1 июля 2015 года.
- ↑ C# Language Specification Version 4.0, Copyright © Microsoft Corporation 1999—2010
 | Для улучшения этой статьи желательно:
|
 | Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист |