Язык программирования C++ для профессионалов
Иерархии классов
Рассмотрим моделирование транспортного потока в городе, цель которого достаточно точно определить время, требующееся, чтобы аварийные движущиеся средства достигли пункта назначения. Очевидно, нам надо иметь представления легковых и грузовых машин, машин скорой помощи, всевозможных пожарных и полицейских машин, автобусов и т.п. Поскольку всякое понятие реального мира не существует изолированно, а соединено многочисленными связями с другими понятиями, возникает такое отношение как наследование. Не разобравшись в понятиях и их взаимных связях, мы не в состоянии постичь никакое отдельное понятие. Также и модель, если не отражает отношения между понятиями, не может адекватно представлять сами понятия. Итак, в нашей программе нужны классы для представления понятий, но этого недостаточно. Нам нужны способы представления отношений между классами. Наследование является мощным способом прямого представления иерархических отношений. В нашем примере, мы, по всей видимости, сочли бы аварийные средства специальными движущимися средствами и, помимо этого, выделили бы средства, представленные легковыми и грузовыми машинами. Тогда иерархия классов приобрела бы такой вид:
- движущееся средство
- легковая машина
- аварийное средство
- грузовая машина
- полицейская машина
- скорой помощи
- пожарная машина
- машина с выдвижной лестницей.
Здесь класс Emergency представляет всю информацию, необходимую для моделирования аварийных движущихся средств, например: аварийная машина может нарушать некоторые правила движения, она имеет приоритет на перекрестках, находится под контролем диспетчера и т.д.
На С++ это можно задать так:
class Vehicle { /*...*/ }; class Emergency { /* */ }; class Car : public Vehicle { /*...*/ }; class Truck : public Vehicle { /*...*/ }; class Police_car : public Car , public Emergency { //... }; class Ambulance : public Car , public Emergency { //... }; class Fire_engine : public Truck , Emergency { //... }; class Hook_and_ladder : public Fire_engine { //... };
Наследование - это отношение самого высокого порядка, которое прямо представляется в С++ и используется преимущественно на ранних этапах проектирования. Часто возникает проблема выбора: использовать наследование для представления отношения или предпочесть ему принадлежность. Рассмотрим другое определение понятия аварийного средства: движущееся средство считается аварийным, если оно несет соответствующий световой сигнал. Это позволит упростить иерархию классов, заменив класс Emergency на член класса Vehicle:
- движущееся средство (Vehicle {eptr})
- легковая машина (Car) грузовая машина (Truck)
- полицейская машина (Police_car) машина скорой помощи (Ambulance)
- пожарная машина (Fire_engine)
- машина с выдвижной лестницей (Hook_and_ladder)
