Как стать начальником?
Предположим, вы построили замечательную объектно-ориентированную систему учета кадров, в
которой в полной мере используются все преимущества полиморфизма. А теперь попробуйте ответить на простой вопрос — как в вашей системе реализован перевод простого работника в менеджеры?
Как ни странно, в ООП подобные операции (то есть изменение типа текущего экземпляра в объектно-ориентированной программе) считаются одним из сложнейших аспектов архитектуры приложения, о котором обычно никто всерьез не думает, пока ситуация не станет критической. В соответствии со спецификой объектно-ориентированного программирования после создания объекта изменить его тип невозможно.
В нашей системе учета кадров существует только одно приемлемое решение — включить в класс Employee метод, который копирует состояние Employee в новый объект Manager, после чего помечает старый объект Employee как неиспользуемый.
Просмотр
иерархии наследования
Рис. 5.1. Иерархия наследования в окне классов
Правила
преобразования и обращения к членам классов в иерархии наследования
Dim tom As New Programmer("Tom". 65000)
Dim employeeOfTheMonth As Employee
employeeOfTheMonth = torn
В режиме жесткой проверки типов (Option Strict On), если объект tom хранится в переменной employeeOfTheMonth, для сохранения его в переменной Programmer приходится использовать функцию СТуре, поскольку компилятор заранее не знает, что такое преобразование возможно:
Dim programrnerOnCall As Programmer
programmerOnCal1 = CType(employeeOfTheMonth,Programmer)
Конечно, простое сохранение tom в переменной programmerOnCall выполняется простым присваиванием.
Наследование часто помогает избавиться от громоздких конструкций Select Case и If-Then-Else, чтобы вся черновая работа выполнялась компилятором и механизмом полиморфизма. Например, цикл из следующего фрагмента работает как с экземплярами класса Employee, так и с экземплярами Programmer:
Sub Maln()
Dim tom As New Employee("Tom". 50000) Dim sally As New Programmer("Sally", 150000) Dim ourEmployees(l) As Employee ourEmpl.oyees(0)=tom ourEmployees(l)= Sally Dim anEmployee As Employee For Each anEmployee In ourEmployees anEmployee.RaiseSalary(0.1D) Console.WriteLine(anEmployee.TheName & "salary now is " & _
anEmployee.Salary()) Next
Console. ReadLine() End Sub
Результат выполнения этого примера показан на рис. 5.2. Мы видим, что в каждом случае вызывается правильный метод RaiseSalary, несмотря на то что в массиве типа Employee хранятся как объекты Employee, так и объекты Programmers.
Рис.
5.2. Использование полиморфизма в программе
В только что рассмотренном примере под виртуальностью следует понимать, что, хотя все ссылки относятся к типу Empl oyee (поскольку объекты хранятся в массиве Employee), компилятор проверяет истинный тип объекта sally (это тип Programmer) для вызова правильного метода Rai seSal агу, обеспечивающего большую прибавку.
Виртуальные методы довольно часто используются в ситуациях, когда в контейнере базового типа хранятся объекты как базового, так и производного типа. Впрочем, наш упрощенный подход к вызову виртуальных методов сопряжен с некоторыми опасностями. Модификация класса Programmer и включение в него уникальных членов нарушают нормальную работу полиморфизма. В следующем примере класс Programmer дополняется двумя новыми членами (полем и свойством), выделенными жирным шрифтом:
Public Class Programmer Inherits Employee Private m_gadget As String Public Sub New(ByVal theName As String. ByVal curSalary As Decimal)
MyBase.New(theName. curSalary) End Sub Public Overloads Overrides Sub RaiseSalary(ByVal Percent As Decimal)
MyBase.RaiseSalary(1.2D * Percent, "special") End Sub
Public Property ComputerGadget() As String Get
Return m_Gadget End Get SetCByVal Value As String)
m_Badget = Val ue End Set End Property End Class
В процедуру Sub Main добавляются новые строчки, выделенные жирным шрифтом:
Sub Main()
Dim tom As New Employee("Tom". 50000)
Dim sally As New Programmed"Sally". 150000)
sally.ComputerGadget = "Ipaq"
Dim ourEmployees.d) As Employee
ourEmployees(0)= tom
ourEmployees(l)= sally
Dim anEmployee As Employee
For Each anEmployee In ourEmployees
anEmployee.RaiseSalary(0.1D)
Console.WriteLine(anEmployee.TheName & "salary now is "
& anEmployee.Salary()) Next Console.WriteLine(ourEmployeesd).TheName & "gadget is an "_
& ourEnployees(l).Gadget) Console. ReadLine() End Sub
При попытке откомпилировать новый вариант программы будет выдано сообщение об ошибке:
C:\book to comp\chapter 5\VirtualProblems\VirtualProblems\Modulel.vb(17): The name 'Gadget'is not a member of 'VirtualProblems.Employee1.
Хотя объект sally, хранящийся в элементе массива ourEmployees(l), относится к типу Programmer, компилятор этого не знает и потому не может найти свойство ComputerGadget. Более того, при включенном режиме Option Strict (а отключать его не рекомендуется) для использования уникальных членов класса Programmer вам придется производить явное преобразование элементов массива к типу Programmer:
Console.WriteLine(ourEmployees(l).TheName & "gadget is an " & _ CType(ourEmployeesd), Programmer).ComputerGadget)
Преобразование объекта, хранящегося в объектной переменной базового типа, в объект производного класса называется понижающим преобразованием (down-casting); обратное преобразование называется повышающим (upcasting). Понижающее преобразование весьма широко распространено, однако использовать его не рекомендуется, поскольку при этом часто приходится проверять фактический тип объектной переменной в конструкциях следующего вида: If TypeOf ourEmployees(l)Is Programmer Then
Else If TypeOf ourEmployees(l)Is Employee Then
End If
Перед вами те самые конструкции, для борьбы с которыми нам понадобился полиморфизм! (Повышающее преобразование всегда обходится без проблем, поскольку основополагающее правило наследования гласит, что объекты производных классов всегда могут использоваться вместо объектов базовых классов.)
Термин «замещение» (shadowing) встречался и в ранних версиях VB, и в большинстве языков программирования. Локальная переменная, имя которой совпадает с именем переменной, обладающей более широкой областью видимости, замещает (скрывает) эту переменную. Кстати, это одна из причин, по которой переменным уровня модуля обычно присваиваются префиксы m_, а глобальные переменные снабжаются префиксами g_ — грамотный выбор имен помогает избежать ошибок замещения. Переопределение унаследованного метода тоже можно рассматривать как своего рода замещение. В VB .NET поддерживается еще одна, чрезвычайно мощная разновидность замещения:
Член производного класса, помеченный ключевым словом Shadows (которое впервые появилось в бета-версии 2), замещает все одноименные члены базового класса.
При помощи ключевого слова Shadows можно определить в производном классе функцию, имя которой совпадает с именем процедуры базового класса. С практической точки зрения ключевое слово Shadows приводит к тому, что в производном классе появляется абсолютно новый член с заданным именем, в результате чего все одноименные унаследованные члены становятся недоступными в производном классе. Из этого следует, что унаследованные члены класса с ключевым словом Shadows невозможно переопределить, поэтому полиморфизм перестает работать.
Иногда замещение усложняет ситуацию и приводит к возникновению нетривиальных ошибок — например, при полиморфном вызове замещенных методов и свойств через объект базового класса. Чтобы рассмотреть эти проблемы на конкретном примере, мы внесем некоторые изменения в класс Programmer (новые строки выделены жирным шрифтом):
Public Class Programmer Inherits Employee Private m_gadget As String Private m_HowToCallMe As String = "Code guru " Public Sub NewCByVal theName As String, ByVal curSalary As Decimal)
MyBase.New(theName, curSalary)
m_HowToCal1Me = m_HowToCallMe StheName End Sub Public Overloads Overrides Sub RaiseSalary(ByVal Percent As Decimal)
MyBase.RaiseSalary(1.2D * Percent, "special") End Sub Public Shadows Readonly Property TheName() As String
Get
Return mJtowToCallMe
End Get End Property End Class
А теперь попробуйте запустить новый вариант процедуры Sub Main:
Sub Main()
Dim torn As New Employee('Tom". 50000)
Dim sally As New Programmer("Sally". 150000)
Console.WriteLinetsally.TheName)
Dim ourEmployees(l) As Employee
ourEmployees(0)= tom
ourEmployees(l)= sally
Dim anEmployee As Employee
For Each anEmployee In ourEmployees anEmployee.RaiseSalary(0.lD)
Console.WriteLinetanEmployee.TheName & "salary now is " & anEmployee. Salary())
Next
Console. ReadLine() End Sub
Рис.
5.3. Замещение нарушает работу полиморфных вызовов
Как видно из рисунка, полиморфный вызов перестал работать. Первая строка, выделенная в Sub Main жирным шрифтом, правильно ставит перед именем Sally титул «Code Guru». К сожалению, во второй выделенной строке полиморфизм уже не работает, вследствие чего не вызывается метод TheName производного класса Programmer. Результат — имя выводится без титула. Другими словами, при использовании ключевого слова Shadows обращения к членам объектов осуществляются в соответствии с типом контейнера, в котором хранится объект, а не их фактическим типом (можно сказать, что при использовании ключевого слова Shadows в производном классе метод или свойство становится невиртуальным).
