Наследование и полиморфизм

1
3. Наследование и полиморфизм
() Владислав Лавров, vlavrov.com
Объектно-ориентированное программирование

2
Наследование — возможность создавать новые определения классов
на основе существующих.
Класс, который наследуется, называется базовым, а класс, который наследует, —
производным.
Производный класс представляет собой специализированный вариант базового класса.
Он наследует все переменные, методы и свойства, определяемые в базовом классе,
добавляя к ним свои собственные элементы.
Главное преимущество наследования — как только будет создан базовый класс, в
котором определены общие для множества объектов атрибуты, он может быть
использован для создания любого числа более конкретных производных классов. А в
каждом производном классе может быть точно выстроена своя собственная
классификация.
3.1. Основы наследования

3
• Классическое, по типу «быть» («is-a»).
Основная идея – производные классы должны получать
функциональность от базового класса-предка и дополнять
ее новыми возможностями.
• Делегирование, по типу «иметь» («has-a»).
Назначение – объединить в производном классе для
взаимодействия друг с другом несколько независимых
классов.
3.2. Виды наследования

4
Классическое наследование по типу «быть» («is-a»)
Пример. Теплопередача через многослойную огнеупорную стенку
q
aраб aокр
окрt
рабt
q
S1
l1
tпов.раб.
tпов.окр
t1-2
S2
l2
рабt
aраб
aокр
окрt
l1, l2
S1, S2
Rраб
q
Rcт1, Rcт2
Rокр
Расчет тепловых
сопротивлений,
температуры на
границе слоев и
плотности
теплового потока t1-2
Огнеупорный слой – это часть огнеупорной стенки

5
Базовый класс
Производный класс

6
Классическое наследование по типу «быть» («is-a»)
Огнеупорный слой (LayerFlux) – это часть огнеупорной стенки (Wall)

7
Реализация классического наследования по типу «быть» («is-a»)

8
Пример реализации перегруженного метода в производном классе

9
Наследование по типу «иметь» («has-a»)

10
Пример реализации наследования по типу «иметь» («has-a»)

11
3.3. Организация защищенного доступа
Защищенный член создается с помощью модификатора доступа protected.
Используя модификатор доступа protected, можно создать члены класса,
являющиеся закрытыми для своего класса, но все же наследуемыми и
доступными для производного класса.
Mодификатор доступа protected следует применять в том случае, если
требуется создать член класса, доступный для всей иерархии классов, но
для остального кода он должен быть закрытым.
Для управления доступом к значению члена класса лучше воспользоваться
свойством.

12
Пример
реализации
защищенного
доступа
Используем в
наследуемом
классе
защищенные
члены базового
класса

13
3.4. Ключевое слово sealed
Ключевое слово sealed исключает наследование.
Если класс помечен как sealed (запечатанный), компилятор не позволяет
наследовать от него.
Наследовать ClassA нельзя,
т.к. он помечен как sealed

14
Необходимость использования sealed
1. Класс или метод обеспечивает внутренние действия библиотеки,
класса или других разрабатываемых классов, поэтому любая
попытка переопределить некоторую его функциональность
приведет к нестабильности кода.
2. Коммерческие соображения, чтобы предотвратить использование
классов способом, противоречащим лицензионным соглашениям.

15
3.5. Конструкторы и наследование
Вопрос: Какой конструктор отвечает за построение объекта
производного класса: конструктор базового класса, конструктор
производного класса или же оба?
Ответ: Конструктор базового класса конструирует базовую часть
объекта, а конструктор производного – производную часть этого
объекта.
Используется ключевое слово base:
• во-первых, для вызова конструктора базового класса;
• во-вторых, для доступа к члену базового класса,
скрывающегося за членом производного класса.

16
Пример
использования
ключевого слова
base
Вывод в консоль:
«Координаты объекта: 1, 4, 5»
Вывод в консоль:
«Новые координаты объекта: 10, 40, 50»
В конструкторе производного
класса использовано слово base.
Поэтому будет вызван
конструктор базового класса
MyClass

17
Пример
Иерархия классов сотрудников
SalesPerson (Продавец)
Введено новое свойство
NumberOfSales (Число продаж)
Employee (Работник)
ManagerPerson (Менеджер)
Введено новое свойство
NumberOfOptions (Число опционов)

18
Пример
Определение производных классов сотрудников в классическом варианте

19
Пример
Проверяем новую функциональность производных классов
У продавца новое
свойство –
NumberOfSales
(Число продаж)
У менеджера новое
свойство –
NumberOfOptions
(Число опционов)

20
Пример
Более эффективно определение производных классов
с помощью ключевого слова base

21
Принципы действия ключевого слова base
• Когда в производном классе указывается ключевое слово base, то
вызывается конструктор из его непосредственного базового класса.
• Ключевое слово base всегда обращается к базовому классу, стоящему в
иерархии непосредственно над вызывающим классом.
• Аргументы передаются базовому конструктору в качестве аргументов
метода base (аргументы).
• Если же ключевое слово отсутствует, то автоматически вызывается
конструктор, используемый в базовом классе по умолчанию.

22
Полиморфизм предоставляет подклассу способ определения собственной
версии метода, определенного в его базовом классе, с использованием
процесса, который называется переопределением метода (method overriding).
Виртуальным называется такой метод, который объявляется как virtual в
базовом классе. Виртуальный метод отличается тем, что он может быть
переопределен в одном или нескольких производных классах.
Вариант выполняемого виртуального метода выбирается по типу объекта,
а не по типу ссылки на этот объект.
3.6. Поддержка полиморфизма в C#. Виртуальные методы и свойства

23
Пример
Улучшить систему бонусов у продавцов и менеджеров
В базовом классе Employee методы GiveBonus и DisplayStats сделаем виртуальными

24
Пример
Для Продавца в производном классе переопределим расчет бонусов по
новому алгоритму в зависимости от количества продаж

25
Пример
Для Менеджера в производном классе переопределим расчет бонусов:
кроме денег он получит дополнительные опционы на акции

26
Пример
Проверяем новую функциональность производных классов
Переопределим
метод DisplayStats()
в классе
ManagerPerson
Переопределим
метод DisplayStats()
в классе
SalesPerson

27
Абстрактный класс — это базовый класс, который не предполагает создания
экземпляров через вызов конструктора напрямую, но экземпляр
абстрактного класса создается неявно при построении экземпляра
производного конкретного класса.
Для объявление используется ключевой слово abstract.
Ключевое слово abstract может использоваться с классами, методами,
свойствами, индексаторами и событиями.
3.7. Абстрактные классы

28
Пример
Использование абстрактного класса
………
………
В производном классе методы
GiveBonus(…) и DisplayStats()
обязательно надо переопределить
В базовом классе методы
GiveBonus(…) и DisplayStats()
объявлены как абстрактные. В
наследуемых классах их
обязательно надо переопределить
Класс Employee объявлен как абстрактный.
Экземпляров создать нельзя.

29
Возможности и ограничения абстрактных классов:
• Экземпляр абстрактного класса создать нельзя через вызов конструктора
напрямую, но экземпляр абстрактного класса создается неявно при
построении экземпляра производного конкретного класса.
• Абстрактные классы могут содержать как абстрактные, так и не
абстрактные члены.
• Неабстрактный (конкретный) класс, являющийся производным от
абстрактного, должен содержать фактические реализации всех
наследуемых абстрактных членов.
Абстрактные классы

30
Возможности абстрактных методов:
• Абстрактный метод является неявным виртуальным методом.
• Создание абстрактных методов допускается только в абстрактных классах.
• Тело абстрактного метода отсутствует; создание метода просто
заканчивается двоеточием, а после сигнатуры ставить фигурные скобки ({ })
не нужно.
• Реализация предоставляется методом переопределения override, который
является членом неабстрактного класса.
Абстрактные методы

31
3.8. Принудительный полиморфизм: абстрактные методы
Пример
Иерархия классов геометрических фигур

32
Пример
Реализация базового класса геометрических фигур
Класс Shape объявлен
как абстрактный, поэтому создание
объектов (экземпляров) класса
Shape запрещено.
На его основе могут быть созданы
конкретные фигуры

33
Пример
Реализация производных классов геометрических фигур
В классе Circle метод Draw() не
замещен, поэтому он будет
перенаправлен к его реализации в
базовом классе Shape
В классе Hexagon метод Draw()
замещен, поэтому он будет
реализован в производном

34
Пример
Вывод реализации в консоль

35
Пример
Чтобы гарантировать, что каждый производный класс обязательно заместил
метод Draw(), надо объявить его абстрактным в базовом классе Shape

36
Пример
В производном классе Circle метод Draw() теперь обязательно надо заместить

37
Пример
Вывод реализации в консоль.
Теперь всегда известно кто создал фигуры, поскольку конкретная
реализация метода будет выбрана автоматически в зависимости от
того, для объекта какого класса был вызван этот метод.

38
Пример
Новая иерархия классов геометрических фигур: добавлен Oval (Эллипс)
3.9. Контроль версий членов класса: сокрытие методов

39
Пример
Реализация класса Oval с уникальной логикой метода Draw()
Чтобы реализовать полностью новый метод Draw(), отличный от метода
Circle.Draw(), при объявлении метода надо использовать ключевое слово new

40
Пример
Проверим реализацию класса Oval с уникальной логикой метода Draw()

41
Пример
Если надо, то можно для объекта класса Oval вызвать реализацию метода
Draw() из базового класса.
Это можно сделать – с помощью явного приведения типов.

42
Когда использовать сокрытие метода?
Применяется в тех ситуациях, когда необходимо произвести
класс от базового класса, определенного в другой сборке NET.
Если метод в другой сборке несовместим с нашей
реализацией, то в производном классе надо сделать нашу
собственную реализацию метода с ключевым словом new.

Наследование и полиморфизм

More Related Content

What's hot

Similar to Наследование и полиморфизм

More from Ural Federal University named after First President of Russia B.N. Yeltsin

Наследование и полиморфизм