Множественное наследование

В языке Си++ имеется возможность в качестве базовых задать несколько классов. В таком случае производный класс наследует методы и атрибуты всех его родителей. Пример иерархии классов в случае множественного наследования приведен на следующем рисунке.

Рис. 2. Иерархия классов при множественном наследовании.

В данном случае класс C наследует двум классам, A и B.

Множественное наследование – мощное средство языка. Приведем некоторые примеры использования множественного наследования.

Предположим, имеющуюся библиотечную систему решено установить в университете и интегрировать с другой системой учета преподавателей и студентов. В библиотечной системе имеются классы, описывающие читателей и работников библиотеки. В системе учета кадров существуют классы, хранящие информацию о преподавателях и студентах. Используя множественное наследование, можно создать классы студентов-читателей, преподавателей-читателей и студентов, подрабатывающих библиотекарями.

В графическом редакторе для некоторых фигур может быть предусмотрен пояснительный текст. При этом все алгоритмы форматирования и печати пояснений работают с классом Annotation. Тогда те фигуры, которые могут содержать пояснение, будут представлены классами, производными от двух базовых классов:

class Annotation{public: String GetText(void);private: String annotation;};class Shape{public: virtual void Draw(void);};class AnnotatedSquare: public Shape, public Annotation {public: virtual void Draw();};

У объекта класса AnnotatedSquare имеется метод GetText, унаследованный от класса Annotation, он определяет виртуальный метод Draw, унаследованный от класса Shape.

При применении множественного наследования возникает ряд проблем. Первая из них – возможный конфликт имен методов или атрибутов нескольких базовых классов.

class A{public: void fun(); int a;};class B{public: int fun(); int a;};class C: public A, public B{};

При записи

C* cp = new C;cp->fun();

невозможно определить, к какому из двух методов fun происходит обращение. Ситуация называется неоднозначной, и компилятор выдаст ошибку. Заметим, что ошибка выдается не при определении класса C, в котором заложена возможность возникновения неоднозначной ситуации, а лишь при попытке вызова метода fun.

Неоднозначность можно разрешить, явно указав, к которому из базовых классов происходит обращение:

cp->A::fun();

Вторая проблема заключается в возможности многократного включения базового класса. В упомянутом выше примере интеграции библиотечной системы и системы кадров вполне вероятна ситуация, при которой классы для работников библиотеки и для студентов были выведены из одного и того же базового класса Person:

class Person {public: String name();};class Student: public Person{...};class Librarian: public Person{...};

Если теперь создать класс для представления студентов, подрабатывающих в библиотеке

class StudentLibrarian: public Student, public Librarian {};

то объект данного класса будет содержать объект базового класса Person дважды (см. рисунок 3).

Рис. 3. Структура объекта StudentLibrarian.

Кроме того, что подобная ситуация отражает нерациональное использование памяти, никаких неудобств в данном случае она не вызывает. Возможную неоднозначность можно разрешить, явно указав класс:

StudentLibrarian* sp;// ошибка – неоднозначное обращение, // непонятно, к какому именно экземпляру // типа Person обращаться sp->Person::name();// правильное обращениеsp->Student::Person::name();

Тем не менее, иногда необходимо, чтобы объект базового класса содержался в производном один раз. Для этих целей применяется виртуальное наследование, речь о котором впереди.

Базовый класс можно объявить виртуальным базовым классом, используя запись:

class Student: virtual Person { };class Librarian: virtual Person { };

Гарантировано, что объект виртуального базового класса будет содержаться в объекте выведенного класса (см. рисунок 4) один раз. Платой за виртуальность базового класса являются дополнительные накладные расходы при обращениях к его атрибутам и методам наследования.

Рис. 4. Структура объекта StudentLibrarian при виртуальном