Grundlagen Polymorphismus Eigenschaften virtueller Klassen Mehrfachvererbung bei ROOT. Mehrfache Vererbung. Daniel Beneckenstein. 21.

Transkript

1 Mehrfache Vererbung Daniel Beneckenstein 21. August 2006

2 Mehrfache Vererbung Ableitung einer Klasse von beliebig vielen Basisklassen: class A {... }; class B {... }; class C {... }; class D: public A, public B, public C {... }; Die Ableitung ist meistens public, kann aber auch protected oder private sein.

3 Vor- und Nachteile von Mehrfachvererbung Vorteile: leichtes Zusammenfügen von zwei ansonsten unzusammenhängenden Klassen als Teil einer dritten Klasse vorhandener Code kann wiederverwendet werden Nachteile: Vererbungshierarchie kann sehr undurchsichtig werden Namenskonflikte wiederholte Vererbung

4 Mehrdeutigkeiten bei mehrfacher Vererbung Tritt eine Klasse mehr als einmal als direkte Basisklasse auf,... class A { public : int value }; class D: public A, public A {... } // FALSCH!!! void f ( D* pointerd ) { pointerd - > value = 32; // mehrdeutig!!! }... ist der Zugriff auf Elemente von A nicht mehr eindeutig.

5 können mehrfach vererbt werden: Indirekte Basisklassen class A {... }; class B : public A {... }; class C : public A {... }; class D : public B, public C // in Ordnung {... } A A A-Teil (von B) B-Teil B D C A-Teil (von C) C-Teil D-Teil

6 Auflösen von Mehrdeutigkeiten Qualifizierung durch durch :: Operator class A { public : int val ; }; class B : public A {... }; class C : public A {... }; class D : public B, public C {... }; int D::f() { return C:: val + B:: val ; } Mehrdeutige Namen erzeugen keine Fehler, solange sie nicht benutzt werden.

7 Beispiel Mehrfachvererbung derselben Basisklasse ist unnötig bzw. unerwünscht: Fahrzeug Wasserfahrzeug Fahrzeug Landfahrzeug Amphibienfahrzeug

8 Polymorphismus Polymorphismus bedeutet, dass man in eine Datenstruktur, z.b. einen Array über Pointer/Referenzen verschiedene Objekttypen packen kann, die sich zur Laufzeit identifizieren lassen und genau die polymorphen Methoden des entsprechenden Objekts aufrufen.

9 Polymorphismus class Vater { public : virtual Vater (){} // Defaultkonstruktor virtual void sagwas () // Methode sagwas () { System. out. println ( " Ich_bin_der_Vater " ); } } class Sohn : public Vater { public : Sohn (): Vater () {} // Defaultkonstruktor void sagwas () // sagwas () wird vom Sohn ueberschrieben { System. out. println ( " Ich_bin_der_Sohn " ); } }

10 Polymorphismus // ein Pointer vom Typ Vater Vater v* = null ; v = new Vater ; v- > sagwas (); // Ausgabe : " Ich bin der Vater " delete ( v); // Speicherplatz von Vaterobjekt freigeben v = new Sohn ; v- > sagwas (); // Ausgabe : " Ich bin der Sohn " delete ( v); // Speicherplatz von Sohnobjekt wieder freigeben

11 Polymorphismus Es soll nur noch eine Komponente der Basisklasse vorhanden sein: Wasserfahrzeug Fahrzeug Landfahrzeug Fahrzeug Landfahrzeug Wasserfahrzeug Amphibienfahrzeug Amphibienfahrzeug

12 Polymorphismus Dies wird durch die virtuelle Vererbung der entsprechenden Basisklasse erreicht. class Fahrzeug {... }; class Landfahrzeug : public virtual Fahrzeug {... }; class Wasserfahrzeug : public virtual Fahrzeug {... }; class Amphibienfahrzeug : public Landfahrzeug, public Wasserfahrzeug {... }; Da nur ein Objekt Fahrzeug erzeugt wird, gibt es keine Mehrdeutigkeiten mehr beim Zugriff auf Elemente von Fahrzeug.

13 Diamond Problem Mehrdeutigkeiten sollen bei der Implementierung der Klasse A verhindert werden. A B C D C++ passt bei virtuellen Basisklassen darauf auf nur ein Objekt A zu erzeugen. Java erlaubt nur Einfachvererbung, erlaubt aber die mehrfache Vererbung von Interfaces, was abstrakten Klassen entspricht, aus denen keine Objekte hervorgehen können.

14 Dominator Regel Mehrdeutigkeiten bei Verwendung virtueller Klassen können durch die Dominator-Regel aufgelöst werden. A{x} B{x} D{g()} D:: g (){ x ++; // B :: x } Ein Name B::x dominiert einen Namen A::x wenn A eine Basisklasse von B ist.

15 Eigenschaften virtueller Klassen Virtuelle Basisklassen werden als erste konstruiert müssen einen Default Konstruktor haben. können von indirekt abgeleiteten Basisklassen konstruiert werden. werden von der am weitesten abgeleiteten Klasse konstruiert. Konstruktoraufrufe von dazwischenliegenden Klassen werden ignoriert.

16 Konstruktor der Klasse Fahrzeug Fahrzeug wird von Amphibienfahrzeug konstruiert. Wenn dies nicht explizit geschieht, wird der Default Konstruktor aufgerufen. Das ist der Grund, warum jede virtuelle Basisklasse einen Default Konstruktor haben muss. Fahrzeug Wasserfahrzeug Landfahrzeug Amphibienfahrzeug

17 Konstruktor der Klasse Fahrzeug class fahrzeug { public : fahrzeug () { cout << "\ tdefault - fahrzeug \n"; } }; class landfahrzeug : public virtual fahrzeug { public : landfahrzeug () { cout << "\ tdefault - landfahrzeug \n"; } }; class wasserfahrzeug : public virtual fahrzeug { public : wasserfahrzeug () { cout << "\ tdefault - wasserfahrzeug \n"; } }; class amphibienfahrzeug : public landfahrzeug, public wasserfahrzeug { public : amphibienfahrzeug () { cout << "\ tdefault - amphibienfahrzeug \n"; } };

18 Konstruktor der Klasse Fahrzeug int main () { cout << " Ein_fahrzeug :\ n"; fahrzeug f; cout << " Ein_landfahrzeug :\ n"; landfahrzeug lf; cout << " Ein_amphibienfahrzeug :\ n"; amphibienfahrzeug af; } Ein_fahrzeug : default - fahrzeug Ein_landfahrzeug : default - fahrzeug default - landfahrzeug Ein_amphibienfahrzeug : default - fahrzeug default - landfahrzeug default - wasserfahrzeug default - amphibienfahrzeug

19 Destruktoren Destruktoren sollten immer virtuell sein, da man ansonsten den Destruktor eines Objekts mit einem Pointer der Basisklasse nicht aufrufen kann. Wenn die Basisklasse schon einen virtuellen Destruktor hat, dann sind die Destruktoren abgeleiteter Klassen ebenfalls virtuell.

20 Mehrfachvererbung bei ROOT ROOT erlaubt mehrfache Vererbung (immer public), aber nur bei der Vererbung von Attributen und Basisklassen wie TObject und TNamed Kritik: 2D und 3D Histogramme erben vom 1D Histogramm, mit einem Verweis auf eine nicht existente z-achse. 2D Histogramme sollten keine Spezialisierung von 1D Histogrammen sein.

21 Mehrfachvererbung bei ROOT Einfache Implementierung einer Klasse wie TLine oder TBox, die gleichzeitig von TObject und von den benötigten Attributen erbt. TObject TAttLine TObject TAttLine TAttFill TLine TBox Virtuelle Mehrfachvererbung wird in ROOT nicht unterstützt.