Абстрактные классы

Абстрактные классы

• Абстрактные классы предназначены для представления общих понятий , которые предполагается конкретизировать в производных классах.
• Абстрактный класс задает интерфейс для всей иерархии.
• Абстрактный класс задает набор методов, которые каждый из потомков будет реализовывать по-своему.
• Методы абстрактного класса могут иметь пустое тело (объявляются как abstract) .
• Абстрактный класс может содержать и полностью определенные методы (в отличие от интерфейса).
• Если в классе есть хотя бы один абстрактный метод, весь класс должен быть описан как abstract .
• Если класс, производный от абстрактного, не переопределяет все абстрактные методы, он также должен описываться как абстрактный.

Применение абстрактных классов

• Абстрактный класс служит только для порождения потомков .
• Абстрактные классы используются :

• при работе со структурами данных, предназначенными для хранения объектов одной иерархии в качестве параметров полиморфных методов
• при работе со структурами данных, предназначенными для хранения объектов одной иерархии
• в качестве параметров полиморфных методов

• M етоду, параметром которого является абстрактный класс, при выполнении программы можно передавать объект любого производного класса.
• Это позволяет создавать полиморфные методы , работающие с объектом любого типа в пределах одной иерархии.

Бесплодные (финальные) классы

• Ключевое слово sealed позволяет описать класс, от которого, в противоположность абстрактному, наследовать запрещается:

sealed class Spirit { ... }

// class Monster : Spirit { ... } ошибка!

• Большинство встроенных типов данных описано как sealed. Если необходимо использовать функциональность бесплодного класса, применяется не наследование, а вложение , или включение : в классе описывается поле соответствующего типа .
• Поскольку поля класса обычно закрыты, описывают метод объемлющего класса, из которого вызывается метод включенного класса. Такой способ взаимоотношений классов известен как модель включения-делегирования ( об этом – далее ) .

Класс object

• Корневой класс System.Object всей иерархии объектов .NET, называемый в C# object, обеспечивает всех наследников несколькими важными методами.
• Производные классы могут использовать эти методы непосредственно или переопределять их.
• Класс object используется непосредственно:

• при описании типа параметров методов для придания им общности; для хранения ссылок на объекты различного типа.
• при описании типа параметров методов для придания им общности;
• для хранения ссылок на объекты различного типа.

Открытые методы класса System.Object

public virtual bool Equals (object obj);

• возвращает true, если параметр и вызывающий объект ссылаются на одну и ту же область памяти

public static bool Equals (object ob1, object ob2);

• возвращает true, если оба параметра ссылаются на одну и ту же область памяти

public virtual int GetHashCode ();

• формирует хэш-код объекта и возвращает число, однозначно идентифицирующее объект

public Type GetType ();

• возвращает текущий полиморфный тип объекта (не тип ссылки, а тип объекта, на который она в данный момент указывает)

public static bool ReferenceEquals (object ob1, object ob2);

• возвращает true, если оба параметра ссылаются на одну и ту же область памяти

public virtual string ToString ()

• возвращает для ссылочных типов полное имя класса в виде строки, для значимых — значение величины, преобразованное в строку. Этот метод переопределяют, чтобы выводить информацию о состоянии объекта .

Пример переопределения метода Equals

// сравнение значений, а не ссылок

public override bool Equals( object obj ) {

if ( obj == null || GetType() != obj.GetType() ) return false;

Monster temp = (Monster) obj;

return health == temp.health &&

ammo == temp.ammo &&

name == temp.name;

}

public override int GetHashCode()

{

return name.GetHashCode();

}

Рекомендации по программированию

• Главное преимущество наследования состоит в том, что на уровне базового класса можно написать универсальный код , с помощью которого работать также с объектами производного класса, что реализуется с помощью виртуальных методов.
• Как виртуальные должны быть описаны методы, которые выполняют во всех классах иерархии одну и ту же функцию, но, возможно, разными способами.
• Для представления общих понятий, которые предполагается конкретизировать в производных классах, используют абстрактные классы . Как правило, в абстрактном классе задается набор методов, то есть интерфейс, который каждый из потомков будет реализовывать по-своему.
• Обычные методы (не виртуальные) переопределять в производных классах не рекомендуется.

Виды взаимоотношений между классами

• Наследование

• Специализация ( Наследник является специализированной формой предка ) Спецификация ( Дочерний класс реализует поведение, описанное в предке ) Конструирование или Варьирование ( Наследник использует методы предка, но не является его подтипом; предок и потомок являются вариациями на одну тему – например, прямоугольник и квадрат ) Расширение ( В потомок добавляют новые методы, расширяя поведение предка ) Обобщение ( Потомок обобщает поведение предка ) Ограничение ( Потомок ограничивает поведение предка )
• Специализация ( Наследник является специализированной формой предка )
• Спецификация ( Дочерний класс реализует поведение, описанное в предке )
• Конструирование или Варьирование ( Наследник использует методы предка, но не является его подтипом; предок и потомок являются вариациями на одну тему – например, прямоугольник и квадрат )
• Расширение ( В потомок добавляют новые методы, расширяя поведение предка )
• Обобщение ( Потомок обобщает поведение предка )
• Ограничение ( Потомок ограничивает поведение предка )

• Вложение

• композиция агрегация
• композиция
• агрегация

Специализация. Класс-наследник является специализированной формой родительского класса — в наследнике просто переопределяются методы.

Спецификация. Дочерний класс реализует поведение, описанное в родительском классе.

Конструирование. Класс-наследник использует методы базового класса, но не является его подтипом.

Расширение. В класс-потомок добавляют новые методы, расширяя поведение родительского класса.

Обобщение. Дочерний класс обобщает поведение базового класса. Обычно такое наследование используется в тех случаях, когда изменить поведение базового класса невозможно (например, базовый класс является библиотечным классом).

Ограничение. Класс-наследник ограничивает поведение родительского класса.

Варьирование. Базовый класс и класс-потомок являются вариациями на одну тему, однако связь «класс-подкласс» произвольна, например, «квадрат-прямоугольник» или «прямоугольник-квадрат». Эта форма фактически не отличается от «конструирования», так как класс-наследник, очевидно, «использует методы базового класса, но не является его подтипом».

(Т. Бадд)

Классификация Тимоти Бадда

Наследование и вложение

• Наследование класса Y от класса X чаще всего означает, что Y представляет собой разновидность класса X (более конкретную, частную концепцию).
• Вложение является альтернативным наследованию механизмом использования одним классом другого: один класс является полем другого.
• Вложение представляет отношения классов «Y содержит X» или «Y реализуется посредством Х» и реализуется с помощью модели «включение-делегирование».

Модель включения-делегирования

class Двигатель {public void Запуск() {Console.WriteLine( "вжжж!!" ) ; }}

class Самолет

{ public Самолет()

{ левый = new Двигатель(); правый = new Двигатель(); }

public void Запустить_двигатели ()

{ левый. Запуск (); правый. Запуск (); }

Двигатель левый, правый;

}

class Class1

{ static void Main()

{ Самолет АН24_1 = new Самолет();

АН24_1.Запустить_двигатели();

}

}

Результат работы программы:

вжжж!!

вжжж!!