Главная » Файлы » Лекции » ООП [ Добавить материал ]

Реализация полиморфизма. Полиморфные переменные

[Скачать с сервера (147.3Kb) - бесплатно] 14.10.2010, 21:42
Лекция сделана в виде pdf презентации.

Краткое содержание лекции:
  • Формы полиморфизма
  • Преимущества использования полиморфизма
  • Полиморфные переменные
  • Проблема связывания сообщений и методов. Виртуальные методы
  • Проблема обращения полиморфизма. RTTI


Некоторые фрагменты из лекции:

Понятие полиморфизма: Полиморфизм в языке программирования означает многозначность переменных и функций.

Формы полиморфизма:
  • Полиморфной называется такая переменная, которая может хранить в себе значения различных типов данных
  • Полиморфной функцией является такая функция, которая может вызываться с аргументами различного типа, а фактический выполняемый код зависит от типа аргументов

Преимущества использования полиморфизма:
  • Полиморфизм позволяет записывать алгоритмы лишь однажды и затем повторно их использовать для различных типов данных, которые, возможно, еще не существуют (обобщенные действия или алго- ритмы).
  • Полиморфизм сужает концептуальное пространство, т.е. уменьшает количество информации, которое необходимо помнить программисту.

Пример обобщенного алгоритма
:
  • Пусть имеется класс Enumerable, в котором объявлены операции отношения >, <, >=, <=, == и !=, и имеется свободная функция sort(), которая упорядочивает элементы массива типа Enumerable по возрастанию
  • Тогда всем классам, производным от класса Enumerable, будет доступна операция упорядочивания массива по возрастанию

Пример обобщенного алгоритма:

// Упорядочивание массива методом пузырька
void sort(Enumerable *mass, int count)
{
    for(int i = 0; i < count-1; i++)
    {
        for(int j = i+1; j < count; j++)
        {
            if(mass[i] > mass[j])
            {
                swap(mass[i], mass[j]);
            }
        }
    }
}



Пример сужения концептуального пространства:
  • Наличие операций == и != для классов QDate, QTime и QString позволяет одинаково работать с экземплярами этих классов в условных выражениях, не особо задумываясь над синтаксисом операций.

bool operator== (const QDate & d) const;
bool operator!= (const QDate & d) const;
bool operator== (const QTime & t) const;
bool operator!= (const QTime & t) const;
bool operator== (const QString & other) const;
bool operator!= (const QString & other) const;

QDate d1(2007, 12, 11), d2(1997, 1, 3);
QString s("30.01.2007");

if( (d1 == d2) && (d1.toString("dd.mm.yyyy") == s) )
{
    puts("Equality");
}



Понятие полиморфной переменной
  • Одной из наиболее интересных особенностей объектно-ориентированных языков программирования является тот факт, что фактический тип переменной может не совпадать с типом, заявленным при ее описании.
  • Полиморфная переменная не только хранит данные фактического типа, но и позволяет использовать методы фактического типа.
  • Для обозначения типа, присвоенного переменной при ее описании, будем использовать термин «статический тип»
  • Термин «динамический тип» характеризует тип фактического значения.
  • Переменная, для которой динамический тип не совпадает (точнее, может не совпадать) со статическим, называется полиморфной.

Реализация полиморфных переменных в языке Си++:
  • В языке Си++ полиморфными могут быть только указатели и ссылки
  • Полиморфизм возникает, когда указателю (или ссылке) базового класса присваивается указатель на производный класс
  • Законность использования свойств и методов динамического типа определяется компилятором на основе статического типа

Преобразование статического типа к динамическому в языке Си++:
  • Для приведения статического типа к динамическому рекомендуется использовать два оператора языка Си++ из системы RTTI (про RTTI будет сказано позже):

    dynamic_cast <type-id> (expression)

    static_cast <type-id> (expression)

  • Главное достоинство указанных операторов заключается в том, что они возвращают NULL (для указателей), если приведение невозможно.

Понятие полиморфного контейнера
  • Среди полиморфных переменных можно выделить полиморфные контейнеры.
  • Полиморфным называется контейнер, при объявлении которого используется статический тип, а хранятся элементы динамического типа.

Проблемы, связанные с полиморфными переменными:
  • Проблема связывания сообщений и методов.
    • Переменная может рассматриваться как с точки зрения ее описания (т.е. статически), так и с точки зрения ее текущего значения (т.е. динамически).
    • Это различие становится важным, когда встречается метод, который определен в родительском классе и переопределен в дочернем, т.е. имеется одно сообщение и несколько адекватных ему методов.
    • Чаще всего мы ожидаем, что связывание сообщения должно происходить исходя из динамического типа данных (как в примере с графическими примитивами).
    • Однако существуют ситуации, где противоположный подход также полезен.

  • Проблема обращения полиморфизма.
    • Чаще всего, данная проблема возникает в связи с использованием полиморфных контейнеров.
    • Мы помещаем в полиморфный контейнер разнотипные объекты (например, различные примитивы), однако при извлечении объекта не можем сказать, какой перед нами объект и какими специфическими свойствами и специфическим поведением он обладает.

    Решение проблемы обращения полиморфизма в языке Си++: RTTI
    • В Си++ имеются средства для определения динамического типа переменной.
    • Они образуют систему RTTI (Runtime Type Identification − идентификация типа во время выполнения)
    • В системе RTTI каждый класс имеет связанную с ним структуру типа type_info, которая кодирует раз- личную информацию о классе.
    • Для получения структуры type_info используется оператор typeid, который имеет следующий синтаксис:

      typeid(type-id)

      typeid(expression)



Связывание сообщений и методов в языке Си++:
  • В языке Си++ для обычных переменных (не указателей или ссылок) связывание методов осуществляется всегда статически, т.к. они не являются полиморфными.
  • Но когда объекты обозначаются с помощью указателей или ссылок используется динамическое связывание при условии, что метод объявлен как виртуальный.

Динамическое связывание в языке Си++ и виртуальные методы:

  • Метод, который объявлен с ключевым словом virtual, называется виртуальным
  • Если он объявлен именно так, то поиск метода начинается с динамического типа, если нет − со статического
  • Тип является полиморфным, если в нем имеются виртуальные методы


Рекомендации по использованию полиморфных переменных в языке Си++
:
  • Если производный класс не расширяет базовый класс, то нет необходимости в приведении типов
  • Если же через полиморфную переменную требуется обратиться к дополнительным свойствам и методам производного класса, то необходимо явное приведение типа с помощью операции dynamic_cast
  • Если существует несколько производных классов со своим набором уникальных свойств и методов, то предварительно необходимо распознать класс с помощью метода typeid::name()
Похожие материалы:

Добавил: COBA (14.10.2010) | Категория: ООП
Просмотров: 4967 | Загрузок: 629 | Рейтинг: 0.0/0 |
Теги: презентация, лекция, программирование, преимущества, проблема, ООП, полиморфизм
Комментарии (0)

Имя *:
Email *:
Код *: