Как отмечалось в начале этой главы, виртуальные функции в сочетании с производными типами позволяют C++ поддерживать динамический полиморфизм. Полиморфизм существенен для объектно-ориентированного программирования по одной важной причине: он обеспечивает возможность некоторому обобщенному классу определять функции, которые будут использовать все производные от него классы, причем производный класс может определить собственную реализацию некоторых или всех этих функций. Иногда эта идея выражается следующим образом: базовый класс диктует общий интерфейс, который будет иметь любой объект, выведенный из этого класса, но позволяет при этом производному классу определить метод, используемый для реализации этого интерфейса. Вот почему для описания полиморфизма часто используется фраза
Для успешного применения полиморфизма необходимо понимать, что базовый и производный классы образуют иерархию, развитие которой направлено от большей к меньшей степени обобщения (т.е. от базового класса к производному). При корректной разработке базовый класс обеспечивает все элементы, которые производный класс может использовать напрямую. Он также определяет функции, которые производный класс должен реализовать самостоятельно. Это дает производному классу гибкость в определении собственных методов, но в то же время обязывает использовать общий интерфейс. Другими словами, поскольку формат интерфейса определяется базовым классом, любой производный класс должен разделять этот общий интерфейс. Таким образом, использование виртуальных функций позволяет базовому классу определять обобщенный интерфейс, который будет использован всеми производными классами.
Теперь у вас может возникнуть вопрос: почему же так важен общий интерфейс со множеством реализаций? Ответ снова возвращает нас к основной побудительной причине возникновения объектно-ориентированного программирования: такой интерфейс позволяет программисту справляться со все возрастающей сложностью программ. Например, если корректно разработать программу, то можно быть уверенным в том, что ко всем объектам, выведенным из базового класса, можно будет получить доступ единым (общим для всех) способом, несмотря на то, что конкретные действия у одного производного класса могут отличаться от действий у другого. Это означает, что программисту придется помнить только один интерфейс, а не великое их множество. Кроме того, производный класс волен использовать любые или все функции, предоставленные базовым классом. Другими словами, разработчику производного класса не нужно заново изобретать элементы, уже имеющиеся в базовом классе. Более того, отделение интерфейса от реализации позволяет создавать библиотеки классов, написанием которых могут заниматься сторонние организации. Корректно реализованные библиотеки должны предоставлять общий интерфейс, который программист может использовать для выведения классов в соответствии со своими конкретными потребностями. Например, как библиотека базовых классов Microsoft (Microsoft Foundation Classes —
Чтобы вы могли получить представление о силе принципа "один интерфейс, множество методов", рассмотрим следующую короткую программу. Она создает базовый класс
#include
using namespace std;
class figure {
protected:
double x, y;
public:
void set_dim(double i, double j) {
x = i;
у = j;
}
virtual void show_area() {
cout << "Для этого класса выражение вычисления ";
cout << "площади не определено.\n";
}
};
class triangle : public figure {
public:
void show_area() {
cout << "Треугольник с высотой ";
cout << x << " и основанием " << у;
cout << " имеет площадь ";
cout << х * 0.5 * у << ".\n";
}
};
