Результат:
(1)Horse (2)Pegasus; 1
(1)Horse (2)Pegasus: 2
(1)Horse (2)Pegasus: 1
(1)Horse (2)Pegasus: 2
(1)Horse (2)Pegasus: 1
Horses can't fly.
I can fly! I can fly! I can fly!
Horses can't fly.
I can fly! I can fly! I can fly!
Horses can't fly.
Анализ: Безусловно, эта программа будет работать ценой добавления в класс Horse редко используемого метода Fly(). Это произошло в строке 10. Для объектов данного класса этот метод констатирует факт, что лошади летать не умеют. И только для объекта Pegasus метод замещается в строке 18 таким образом, что при вызове его объект заявляет, что умеет летать.
В строке 24 используется массив указателей на объекты класса Horse, с помощью которого метод Fly() вызывается для разных объектов класса. В зависимости от того, для какого из объектов в данный момент вызывается метод, программа выводит на экран разные сообщения.
Примечание:Показанный выше пример программы был значительно сокращен, чтобы выделить именно те моменты, которые сейчас рассматриваются. Так, для простоты программы из нее были удалены конструктор и виртуальные деструкторы.
Перенос метода вверх по иерархии классов
Очень часто для решения подобных проблем объявление метода переносят вверх по иерархическому списку классов, чтобы сделать его доступным большему числу производных классов. Но при этом есть угроза, что базовый класс уподобится кладовке, захламленной старыми вещами. Такой подход делает программу громоздкой и нарушает саму идею иерархии классов в C++, когда производные классы дополняют своими функциями небольшой набор общих функций базового класса.
Противоречие состоит в том, что при переносе функции из производных классов вверх по иерархии в базовый класс трудно сохранить уникальность интерфейсов производных классов. Так, можно предположить, что у наших двух классов Bird и Horse есть базовый класс Animal, в котором собраны функции, общие для всех производных классов, например функция питания — Eat(). Перенеся метод Fly() в базовый класс, придется позаботиться о том, чтобы этот метод вызывался только в некоторых производных классах.
Приведение указателя к типу производного класса
Продолжая держаться за одиночное наследование, эту проблему можно решить таким образом, что метод Fly() будет вызываться только в случае, если указатель в данный момент связан с объектом Pegasus. Для этого необходимо иметь возможность обратиться к указателю и определить, на какой объект он указывает в текущий момент. Такой подход известен как RTTI (Runtime Type Identification — определение типа при выполнении). Но возможность выполнения RTTI была добавлена только в последние версии компиляторов C++.
Если ваш компилятор не поддерживает RTTI, можете реализовать его собственными силами, добавив в программу метод, который возвращает перечисление типов каждого класса. Возвращенное значение можно анализировать во время выполнения программы и допускать вызов метода Fly() только в том случае, если возвращается значение Pegasus.
Примечание:Не злоупотребляйте использованием RTTI в своих программах, так как этот подход рассматривается как аварийный и свидетельствует о том, что структура программы изначально была плохо продумана. Профессиональный программист предпочтет использование виртуальных функций, шаблонов или множественного наследования, речь о котором пойдет ниже в этой главе.
Чтобы вызвать метод Fly(), необходимо во время выполнения изменить тип указателя, определив, что он связан не с объектом Horse, а с объектом производного класса Pegasus. Этот способ называют приведением вниз, поскольку объект базового класса Horse приводится к объекту производного класса Pegasus.
Этот подход, хоть и с неохотой, теперь уже официально признан в C++, и для его реализации добавлен новый оператор — dynamic_cast.
Если в программе создан указатель на объекты базового класса Horse и ему присвоен адрес объекта производного класса Pegasus, то такой указатель можно использовать полиморфно. Чтобы обратиться к методу производного класса, нужно динамически подменить указатель базового класса указателем производного класса с помощью оператора dynamic_cast.
Во время выполнения программы происходит тестирование указателя базового класса. Если устанавливается, что текущий объект, на который ссылается указатель базового класса, в действительности является объектом производного класса, то с этим объектом связывается указатель производного класса. В противном случае указатель производного класса становится нулевым. Пример использования этого подхода показан в листинге 13.2.
Листинг 13.2. Приведение вниз
1: // Листинг 13 2 Использование оператора dynamic_cast
2: // Использование rtti
3:
4: #include <iostream h>
5: enum TYPE { HORSE, PEGASUS };
6:
7: class Horse
8: {
9: public
10: virtual void Gallop(){ cout << "Galloping...n"; }
11:
12: private:
13: int itsAge;
14: };
15:
16: class Pegasus : public Horse
17: {
18: public:
19:
20: virtual void Fly() { cout << "I can fly! I can fly! I can fly!n"; }
21: };
22:
23: const mt NumberHorse = 5,
24: int main()
25: {
26: Horse* Ranch[NumberHorse];
27: Horse* pHorse;
28: int choice,i,
29: for (i=0; KNumberHorse, i++)
30: {
31: cout << "(1)Horse (2)Pegasus: ";
32: cin >> choice;
33: if (choice == 2)
34: pHorse = new fegasus;
35: else
36: pHorse = new Horse;
37: Rancfi[i] = pHorse,
38: }
39: cout << "n";
40: for (i=0; a<NumberHorses; i++)
41: {
42: Pegasus *pPeg = dynamic_cast< Pegasus *> (Ranch[i]);
43: if (pPeg)
43: pPeg->Fly();
44: else
45: cout << "Just a horsen";
46:
47: delete Ranch[i];
48: }
49: return 0;
50: }
Результат:
(1)Horse (2)Pegasus: 1
(1)Horse (2)Pegasus: 2
(1)Horse (2)Pegasus: 1
(1)Horse (2)Pegasus: 2
(1)Horse (2)Pegasus: 1
Just a horse
I can fly! I can fly! I can fly!
Just a horse
I can fly! I can fly! I can fly!
Just a horse
Вопросы и ответы
Во время компиляции появляется сообщение об ошибке C4541: 'dynamic_cast' used on polymorphic type 'class Horse' with/GR-; unpredictable behavior may result
Как поступить?
Это сообщение MFC действительно может смутить начинающего программиста. Чтобы устранить ошибку, выполните ряд действий.
1. Выберите в окне проекта команду Project->Settings.
2. Перейдите к вкладке С/C++.
3. Выберите в раскрывающемся списке Category опцию C++ Language
4. Установите Enable Runtime Type Information (RTTI).
5. Повторно скомпилируйте весь проект.
Анализ: Этот пример программы также будет вполне работоспособным. Метод Fly() не связан напрямую с классом Horse и не будет вызываться для обычных объектов этого класса. Он выполняется только для объектов класса Pegasus, но для этого программе приходится каждый раз анализировать, с каким объектом связан указатель, и приводить текущий указатель к типу производного класса.
Все же следует признать, что программы с приведением типа объектов выглядят несколько неуклюже и в них легко запутаться. Кроме того, данный подход идет в разрез с основной идеей полиморфизма виртуальных функций, поскольку выполняемость метода теперь зависит от приведения типа объекта во время выполнения программы.
Добавление объекта в два списка
Другая проблема состоит в том, что при объявлении Pegasus как объекта типа Horse становится невозможным добавить его в список объектов класса Bi rd. Приходилось то переносить функцию Fly() вверх по иерархии классов, то выполнять приведение указателя, но так и не удалось в полной мере достичь необходимого функционирования программы.
Таким образом, придерживаясь только одиночного наследования, оказалось невозможным элегантно решить эту проблему. Можно перенести все три функции — Fly(), Whinny() и Gallop() — в базовый класс Animal, общий для двух производных классов Bird и Horse. В результате вместо двух списков объектов для классов Bird и Horse получится один общий список объектов класса Animal. Недостаток метода состоит в том, что базовый класс принимает на себя слишком много функций.
В качестве альтернативы можно оставить методы там, где они есть, и заняться приведением типов объектов классов Horse, Bird и Pegasus, но результат в конечном итоге будет еще хуже!
Рекомендуется:Переносите вверх по иерархии классов функции общего использования. Избегайте использовать коды, основанные на определении типов объектов во время выполнения программы. Вместо этого используйте виртуальные методы, шаблоны и множественное наследование.
Не рекомендуется:Не переносите вверх по иерархии классов интерфейсы производных классов.
