Атомная энергетика. Ядерные реакторы АЭС. Атомный флот. Ядерное оружие

РБМК-1000
Гражданский суда
Авиация

Высшая математика

Задачи
Практикум
Карта сайта

 

 

Полиморфизм

Объект-потомок может не только дополнять поля и методы родителя, но и заменять методы родителя на новые (заменять поля родителя нельзя!). Например, вместо правила SETLINEVISIBLE мы могли бы в объекте TLine объявить правило SETVISIBLE, которое в этом случае перекроет (заменит собой) одноименное правило объекта-родителя TPoint. В результате, к разным родственным объектам TPoint и TLine можно было бы применять одноименные правила SETVISIBLE, обеспечивающие сходные в смысловом отношении действия – показать или сделать невидимым графический объект. Свойство, позволяющее называть разные алгоритмические действия одним именем, называется полиморфизмом.

В следующем простом примере два родственных объекта владеют разными (но одноименными) методами Оut.

Type ТА = object;
Precedure Out;
end;
ТВ = object(TA)
Procedure Out;
end;
Procedure ТА.Out:
begin
Writeln ('МЕТОД ТА.OUT')
end;
Procedure ТВ.Out;
begin
Writeln("Метод ТВ.Out")
end;
Var А: ТА; В: ТВ
Begin
A.Out;
В.Out;
End.

В результате прогона программы на экран выводятся строки:

МЕТОД TA.OUT
Метод TB.Out

В процессе компиляции будет установлена связь объекта с нужным методом, так что обращения A.OUT и B.OUT приводят к вызову разных методов. Такое связывание объектов и инкапсулированных в них полей с методами называется ранним, так как оно осуществляется на этапе компиляции. В Турбо Паскале существует возможность связывания данных с методами на этапе исполнения программы – такое связывание называется поздним. При позднем связывании в описании объекта соответствующий метод дополняется стандартной директивой VIRTUAL. Такие методы называются виртуальными. В отличие от этого методы, с которыми осуществлено раннее связывание (на этапе компиляции), называются статическими.

Появление директивы VIRTUAL  в объявлении метода как бы предупреждает компилятор: «Пока ты не знаешь, что я хочу. Придет время – запроси образец!». Встретившись с таким объявлением, компилятор не будет устанавливать связь объекта с методом. Вместо этого он создаст специальную таблицу, которая называется таблицей виртуальных методов (ТВМ). В этой таблице хранятся адреса точек входа всех виртуальных методов. Для каждого типа объект создается своя ТВМ и каждый экземпляр объекта пользуется этой единственной для объектов данного типа таблицей. ТВМ обеспечивает работающую программу механизмом связывания объекта с полями, фактическое связывание осуществляется с помощью обращения к конструктору - специальному методу, который во всем подобен обычной процедуре, но в заголовке вместо PROCEDURE содержит зарезервированное слово CONSTRUCTOR. В момент обращения к конструктору в специальное поле объекта заносится адрес нужной ТВМ, в результате чего все виртуальные методы (в том числе и унаследованные от родителей!) получают доступ к нужным полям.

Таким образом, важным отличием позднего связывания от раннего является то обстоятельство, что при его использовании полиморфизм распространяется не только от текущего уровня иерархии вниз, к потомкам, но также и вверх, к родителям.

Чтобы продемонстрировать отличие раннего связывания от позднего, рассмотрим следующий пример. Пусть имеем такую программу:

Type ТА = object
Procedure Out:
{Выводит сообщение методом OutStr}
Function OutStr: itring:
{Выдает строку "МЕТОД TA.OUTSTR")
end;
ТВ = obоject(TA)
Function OutStr: string;
{Вынет строку "Метод ТВ.OutStr"}
end:
Procedure ТА.Out;
begin
Writeln(OutStr)
end;
Function ТА.OutStr: string;
begin
OutStr := 'МЕТОД ТА.OUTSTR'
end;
Function ТВ.OutStr: string;
begin
OutStr := 'Метод ТВ.OutStr'
end;

Var А: ТА; В: ТВ:
Begin
A.Out;
В.Out
end.

В результате прогона на экран будет выведено:

МЕТОД TA.OOTSTR
МЕТОД TA.OOTSTR

Как и следовало ожидать, метод TB.OUTSTR не работает: ведь он статический и метод родителя ТА.Оut просто не знает о его существовании.

Теперь рассмотрим вариант, использующий виртуальные методы:

type ТА = object
Procedure Out:{Выводит сообщение методом OutStr}
Function OutStr: string; virtual;
{Выдает строку 'МЕТОЛ ТА.OUTSTR'}
Constructor Init;
end;

 ТВ = object(TA)
Function OutStr: string; virtual;
{Выдает строку 'Метод ТВ.OutStr'}
Consitructor Init;
end:
Procedure ТА.Out;
begin
Writeln(OutStr)
end;
Function ТА.OutStr: string;
begin
OutStr := 'МЕТОД ТА.OUTSTR'
end;
Function ТВ.OutStr: string;
begin
OutStr := 'Метод ТВ.OutStr'
end;
Conitructor ТА.Init;
begin
end;
Conitructor ТВ.Init;
begin
end;
Var
А: ТА;
В: ТВ;
begin
A.Init;
В.Init;
A.Out;
В.Out
end.

На экран будет выведено:

МЕТОД TA.OUTSTR
Метод ТВ.OutStr

С помощью ТВМ родительский метод TA.OUT «узнал» о существовании виртуального метода ТВ.OUTSTR и использовал именно его при обращении B.OUT.

Конструктор может не обращаться к виртуальному методу и даже вообще быть пустым, т.е. не иметь никаких исполняемых операторов (как в нашем примере), тем не менее объект будет инициализирован правильно. Дело в том, что заголовок CONSTRUCTOR предписывает компилятору создать специальный набор машинных инструкций, который инициализирует ТВМ и исполняется в момент обращения к конструктору до выполнения его (конструктора) содержательной части. В объекте может быть сколько угодно конструкторов, но ни один из них не может быть виртуальным.

Обращение к статическим методам не требует инициализации объекта и может предшествовать обращению к конструктору. Однако без оператора

А.Init;

обращение

A.Out;

вызовет ошибку периода исполнения программы. Таким образом, если в объекте имеется хотя бы один виртуальный метод, в объект обязательно должен входить конструктор, причем обращение к конструктору должно предшествовать обращению к любому виртуальному методу.

Выбор того, каким именно - статическим или виртуальным должен быть метод, зависит от специфики задачи и Ваших вкусов. Однако следует помнить, что статический метод никогда не может быть перекрыт виртуальным и наоборот. Список формальных параметров статического метода может отличаться от списка в перекрываемом методе, а для виртуальных методов оба списка должны быть идентичны. И, наконец, виртуальные объекты занимают несколько большую память (за счет ТВМ) и вызов виртуальных методов исполняется чуть медленнее, чем вызов статических. Тем не менее, всегда, когда это возможно, следует отдавать предпочтение виртуальным методам, так как они придают программе дополнительную гибкость. Всегда может оказаться, что рано иди поздно Вы или кто-то из пользователей Вашей библиотеки захочет модифицировать ту или иную ее функции. В этом случае перекрытие виртуальных методов позволит предельно упростить задачу.

Отметим, что стандартная функция Турбо Паскаля TypeOf(TObj) возвращает ссылку на ТВМ для объекта типа TObj. Эту ссылку можно использовать, например, для проверки того, с каким именно объектом работает в данный момент виртуальный метод:

If TypeOf(Self) = TypeOf(TA) then ...

И еще одно замечание. Между экземплярами родственных объектов возможен обмен информацией с помощью операторов присваивания. Например, если Point1 и Point2 – экземпляры объекта TPOINT, то допустимо присваивание

Pointl := Рoint2;

или

Point2 := Рoint1;

Присваивания разрешены и между экземплярами родственных объектов разных уровней иерархии, однако в этом случае экземпляру объекта-родителя можно присвоить экземпляр потомка, но не наоборот! Например, разрешается присваивание

Point := Line;

но недопустимо

Line := Point;

если LINE – потомок POINT. Это происходит по той причине, что потомок содержит все поля родителя, поэтому при присваивании потомка родителю эти поля получат правильные значения. Обратное же присваивание оставит без изменения «лишние» поля потомка, что является недопустимым.

При использовании виртуальных правил следует остерегаться присваивания между экземплярами объектов, во всяком случае необходимо помнить, что простое присваивание не заменяет собой инициацию виртуального объекта. Если, например, LINE и POINT – виртуальные объекты, то присваивание

Point := Line;

не инициирует объект POINT, даже если объект LINE был перед этим инициирован. После такого присваивания необходим вызов конструктора объекта POINT перед обращением к любому виртуальному методу этого объекта.

Основные понятия об информации и информатике