Множественное наследование - Multiple inheritance

Множественное наследование это особенность некоторых объектно-ориентированный компьютер языки программирования в котором объект или учебный класс может наследовать характеристики и особенности более чем одного родительского объекта или родительский класс. Это отличается от одиночного наследования, когда объект или класс могут наследовать только от одного конкретного объекта или класса.

Множественное наследование было деликатным вопросом на протяжении многих лет.[1][2] с оппонентами, указывающими на его повышенную сложность и неоднозначность в таких ситуациях, как «проблема ромба», где может быть неоднозначно, от какого родительского класса унаследована конкретная функция, если указанная функция реализуется более чем одним родительским классом. Это можно решить разными способами, в том числе с помощью виртуальное наследование.[3] Альтернативные методы композиции объектов, не основанные на наследовании, такие как миксины и черты также были предложены для устранения двусмысленности.

Подробности

В объектно-ориентированного программирования (ООП), наследование описывает отношения между двумя классами, в которых один класс ( ребенок учебный класс) подклассы то родитель учебный класс. Дочерний элемент наследует методы и атрибуты родителя, что позволяет использовать общие функции. Например, можно создать переменный класс Млекопитающее с такими функциями, как прием пищи, размножение и т.д .; затем определите дочерний класс Кот который наследует эти функции без необходимости их явного программирования, добавляя при этом новые функции, такие как гоняться за мышами.

Множественное наследование позволяет программистам одновременно использовать более одной полностью ортогональной иерархии, например, разрешая Кот унаследовать от Мультипликационный персонаж и Домашний питомец и Млекопитающее и получить доступ к функциям из всех этих классов.

Реализации

Языки, поддерживающие множественное наследование, включают: C ++, Common Lisp (через Общая объектная система Lisp (ЗАКРЫТЬ)), EuLisp (через объектную систему EuLisp TELOS), Завиток, Дилан, Эйфель, Logtalk, Объект REXX, Scala (с использованием миксин классы), OCaml, Perl, ПОП-11, Python, р, Раку, и Tcl (встроено в 8.6 или через инкрементальный Tcl (Incr Tcl ) в более ранних версиях[4][5]).

Системная объектная модель IBM (SOM) среда выполнения поддерживает множественное наследование, и любой язык программирования, ориентированный на SOM, может реализовывать новые классы SOM, унаследованные от нескольких баз.

Некоторые объектно-ориентированные языки, например Ява, C #, и Рубин воплощать в жизнь одинарное наследование, несмотря на то что протоколы, или же интерфейсы, предоставляют некоторые функции настоящего множественного наследования.

PHP использует классы черт наследовать реализации конкретных методов. Рубин использует модули наследовать несколько методов.

Алмазная проблема

Диаграмма наследования алмазного класса.

"проблема с алмазом"(иногда называемый" Смертельный алмаз смерти "[6]) - это неоднозначность, которая возникает, когда два класса B и C наследуются от A, а класс D наследуется от B и C.Если в A есть метод, который B и C имеют отвергнутый, и D не отменяет его, то какую версию метода наследует D: версию B или версию C?

Например, в контексте GUI разработка программного обеспечения, класс Кнопка может наследовать от обоих классов Прямоугольник (для внешнего вида) и Кликабельно (для функциональности / обработки ввода) и классов Прямоугольник и Кликабельно оба наследуют от Объект учебный класс. Теперь, если равно метод вызывается для Кнопка объект и нет такого метода в Кнопка класс, но есть переопределенный равно метод в Прямоугольник или же Кликабельно (или оба), какой метод следует в конечном итоге вызвать?

Это называется «алмазной проблемой» из-за формы диаграммы наследования классов в этой ситуации. В этом случае класс A находится вверху, B и C отдельно под ним, а D соединяет их вместе внизу, образуя ромбовидную форму.

Смягчение

В языках есть разные способы решения этих проблем повторного наследования.

  • C ++ по умолчанию следует каждому пути наследования отдельно, поэтому D объект фактически будет содержать два отдельных А объекты и использование Ачлены должны иметь соответствующую квалификацию. Если наследство от А к B и наследство от А к C оба отмечены "виртуальный" (Например, "класс B: виртуальная публика A"), C ++ уделяет особое внимание созданию только одного А объект и использование АЧлены работают правильно. Если виртуальное наследование и невиртуальное наследование смешаны, существует единое виртуальное А, и невиртуальный А для каждого невиртуального пути наследования к А. C ++ требует явного указания, из какого родительского класса вызывается функция, которая будет использоваться, т.е. Рабочий :: Human.Age. C ++ не поддерживает явное повторное наследование, поскольку не было бы возможности определить, какой суперкласс использовать (т. Е. Наличие класса более одного раза в одном списке производных [класс Dog: public Animal, Animal]). C ++ также позволяет создавать один экземпляр множественного класса через механизм виртуального наследования (т.е. Рабочий :: Человек и Музыкант :: Human будет ссылаться на тот же объект).
  • Common Lisp ЗАКРЫТЬ пытается обеспечить как разумное поведение по умолчанию, так и возможность его переопределения. По умолчанию, проще говоря, методы отсортированы по D, B, C, А, когда B написано перед C в определении класса. Выбирается метод с наиболее конкретными классами аргументов (D> (B, C)> A); затем в том порядке, в котором родительские классы названы в определении подкласса (B> C). Однако программист может переопределить это, указав конкретный порядок разрешения методов или установив правило для объединения методов. Это называется комбинацией методов, которой можно полностью управлять. СС (метаобъект протокол) также предоставляет средства для изменения наследования, динамическая отправка, создание экземпляров класса и другие внутренние механизмы, не влияющие на стабильность системы.
  • Завиток допускает только классы, явно отмеченные как общий передаваться по наследству повторно. Общие классы должны определять вторичный конструктор для каждого регулярного конструктор в классе. Обычный конструктор вызывается при первой инициализации состояния общего класса с помощью конструктора подкласса, а вторичный конструктор вызывается для всех других подклассов.
  • В Эйфель, особенности предков выбираются явно с помощью директив select и rename. Это позволяет разделять функции базового класса между его потомками или предоставлять каждому из них отдельную копию базового класса. Eiffel допускает явное объединение или разделение функций, унаследованных от классов-предков. Eiffel автоматически объединит объекты вместе, если они имеют одинаковое имя и реализацию. У автора класса есть возможность переименовать унаследованные функции, чтобы разделить их. Множественное наследование - частое явление в развитии Eiffel; например, большинство эффективных классов в широко используемой библиотеке структур данных и алгоритмов EiffelBase имеют двух или более родителей.[7]
  • Идти предотвращает проблему с алмазом во время компиляции. Если структура D встраивает две конструкции B и C у обоих есть метод F (), таким образом удовлетворяя интерфейс А, компилятор будет жаловаться на "неоднозначный селектор", если D.F () вызывается, или если экземпляр D присваивается переменной типа А. B и Cметоды могут быть вызваны явно с помощью D.B.F () или же D.C.F ().
  • Ява 8 вводит методы по умолчанию для интерфейсов. Если А, Б, В интерфейсы, ДО Н.Э каждый может предоставить другую реализацию абстрактный метод из А, вызывая проблему с алмазом. Любой класс D должен переопределить метод (тело которого может просто перенаправить вызов одной из супер реализаций), иначе неоднозначность будет отклонена как ошибка компиляции.[8] До Java 8 Java не подвергалась риску проблемы Diamond, потому что она не поддерживала множественное наследование, а методы интерфейса по умолчанию были недоступны.
  • Сценарий JavaFX в версии 1.2 допускает множественное наследование за счет использования миксины. В случае конфликта компилятор запрещает прямое использование неоднозначной переменной или функции. К каждому унаследованному члену по-прежнему можно получить доступ, преобразовав объект в интересующий миксин, например (физическое лицо как лицо) .printInfo ();.
  • Logtalk поддерживает множественное наследование как интерфейса, так и реализации, что позволяет объявлять метод псевдонимы которые обеспечивают как переименование, так и доступ к методам, которые будут замаскированы механизмом разрешения конфликтов по умолчанию.
  • В OCaml родительские классы указываются индивидуально в теле определения класса. Методы (и атрибуты) наследуются в том же порядке, при этом каждый вновь унаследованный метод переопределяет любые существующие методы. OCaml выбирает последнее совпадающее определение списка наследования классов, чтобы решить, какую реализацию метода использовать при неоднозначности. Чтобы переопределить поведение по умолчанию, нужно просто квалифицировать вызов метода с помощью определения желаемого класса.
  • Perl использует список классов для наследования в виде упорядоченного списка. Компилятор использует первый найденный метод поиск в глубину списка суперклассов или используя C3 линеаризация иерархии классов. Различные расширения предоставляют альтернативные схемы композиции классов. Порядок наследования влияет на семантику класса. В указанной выше неоднозначности класс B и его предки будут проверены перед классом C и его предков, поэтому метод в А будет унаследован через B. Это передано Ио и Пиколисп. В Perl это поведение можно переопределить с помощью братан или другие модули для использования C3 линеаризация или другие алгоритмы.[9]
  • Python имеет ту же структуру, что и Perl, но, в отличие от Perl, включает его в синтаксис языка. Порядок наследования влияет на семантику класса. Python пришлось столкнуться с этим после введения классов нового стиля, у всех из которых есть общий предок, объект. Python создает список классов, используя C3 линеаризация (или алгоритм порядка разрешения методов (MRO)). Этот алгоритм применяет два ограничения: дочерние элементы предшествуют своим родителям, и если класс наследуется от нескольких классов, они сохраняются в порядке, указанном в кортеже базовых классов (однако в этом случае некоторые классы в верхнем графе наследования могут предшествовать классам ниже в график[10]). Таким образом, порядок разрешения метода: D, B, C, А.[11]
  • Рубин классы имеют ровно одного родителя, но также могут наследовать от нескольких модули; Определения класса ruby ​​выполняются, и (повторное) определение метода скрывает любое ранее существовавшее определение во время выполнения. В отсутствие метапрограммирования времени выполнения это имеет примерно ту же семантику, что и разрешение крайнего правого значения глубины.
  • Scala позволяет создавать несколько экземпляров черты, который допускает множественное наследование, добавляя различие между иерархией классов и иерархией признаков. Класс может наследовать только от одного класса, но может смешивать любое количество признаков. Scala разрешает имена методов, используя поиск в глубину по расширенным «признакам» справа налево, прежде чем удалить все, кроме последнего вхождения каждого модуля в результирующем списке. Итак, порядок разрешения следующий: [D, C, А, B, А], который сокращается до [D, C, B, А].
  • Tcl позволяет несколько родительских классов; порядок спецификации в объявлении класса влияет на разрешение имен для членов, использующих C3 линеаризация алгоритм.[12]

Языки, разрешающие только одинарное наследование, где класс может быть производным только от одного базового класса, не имеют проблемы ромба. Причина этого в том, что такие языки имеют не более одной реализации любого метода на любом уровне в цепочке наследования независимо от повторения или размещения методов. Обычно эти языки позволяют классам реализовывать несколько протоколы, называется интерфейсы в Java. Эти протоколы определяют методы, но не предоставляют конкретных реализаций. Эта стратегия использовалась ActionScript, C #, D, Ява, Nemerle, Object Pascal, Цель-C, Болтовня, Быстрый и PHP.[13] Все эти языки позволяют классам реализовывать несколько протоколов.

Более того, Ада, C #, Java, Object Pascal, Objective-C, Swift и PHP допускают множественное наследование интерфейсов (называемых протоколами в Objective-C и Swift). Интерфейсы похожи на абстрактные базовые классы, которые определяют сигнатуры методов без реализации какого-либо поведения. («Чистые» интерфейсы, такие как интерфейсы в Java до версии 7, не допускают никаких реализаций или данных экземпляра в интерфейсе.) Тем не менее, даже когда несколько интерфейсов объявляют одну и ту же сигнатуру метода, как только этот метод будет реализован (определен) в любом месте цепочки наследования он переопределяет любую реализацию этого метода в цепочке над ним (в его суперклассах). Следовательно, на любом заданном уровне в цепочке наследования может быть не более одной реализации любого метода. Таким образом, реализация метода одиночного наследования не демонстрирует проблемы ромба даже при множественном наследовании интерфейсов. С введением реализации по умолчанию для интерфейсов в Java 8 и C # 8 по-прежнему возможно создание проблемы Diamond, хотя это будет проявляться только как ошибка времени компиляции.

Смотрите также: Сравнение C Sharp и Java § Явная реализация интерфейса

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Каргилл, Т.А. (зима 1991 г.). «Противоречие: аргументы против множественного наследования в C ++». Вычислительные системы. 4 (1): 69–82.
  2. ^ Уолдо, Джим (весна 1991 г.). «Противоречие: случай множественного наследования в C ++». Вычислительные системы. 4 (2): 157–171.
  3. ^ Шерли, Нафанаил; Дюкасс, Стефан; Нирстраз, Оскар; Черный, Андрей. «Черты характера: составные единицы поведения» (PDF). Web.cecs.pdx.edu. Получено 2016-10-21.
  4. ^ "incr Tcl". blog.tcl.tk. Получено 2020-04-14.
  5. ^ «Введение в язык программирования Tcl». www2.lib.uchicago.edu. Получено 2020-04-14.
  6. ^ Мартин, Роберт С. (1997-03-09). «Java и C ++: критическое сравнение» (PDF). Objectmentor.com. Архивировано из оригинал (PDF) на 2005-10-24. Получено 2016-10-21.
  7. ^ «Стандарт ECMA-367». Ecma-international.org. Получено 2016-10-21.
  8. ^ «Состояние лямбды». Cr.openjdk.java.net. Получено 2016-10-21.
  9. ^ "perlobj". perldoc.perl.org. Получено 2016-10-21.
  10. ^ Абстрактный. "Порядок разрешения методов Python 2.3". Python.org. Получено 2016-10-21.
  11. ^ «Объединение типов и классов в Python 2.2». Python.org. Получено 2016-10-21.
  12. ^ "Справочная страница класса". Tcl.tk. 1999-11-16. Получено 2016-10-21.
  13. ^ «Объектные интерфейсы - Руководство». PHP.net. 2007-07-04. Получено 2016-10-21.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка