Внутри конструкторов и деструкторов динамическое связывание не работает, хотя вызов виртуальных функций не запрещен. Обычно виртуальный вызов означает вызов метода наследника посредством ссылки или указателя на базовый класс. Однако в конструкторах и деструкторах вызывается всегда «родная» функция.
В конструкторах такое поведение оправдано тем, что код конструктора ничего не знает о производных классах. Во время работы конструктора были созданы объекты базовых классов, однако до производных классов дело еще не дошло. Данный конструктор сам мог быть вызван из конструктора производного класса, чтобы создать и проинициализировать объект своего класса. Однако конструктор не знает, кто его вызвал и зачем. Если бы вызов был виртуальным, то были бы возможны ситуации использования неинициализированных переменных производных классов.
В деструкторах ситуация несколько другая — виртуальный вызов опасен тем, что возможен вызов метода уже уничтоженного объекта. Поэтому даже в виртуальном деструкторе вызывается всегда «родной» метод.
Аналогичное решение принято и в языках Smalltalk и Pithon.
Платой за управляемую виртуальность является расход памяти (дополнительные 4 байта на указатель) и времени (инициализация таблицы виртуальных функций).
Чистые виртуальные функции
Когда мы создаем иерархию классов, вершиной иерархии становится класс, в котором перечислены максимально общие свойства всех потомков. Однако в каждом потомке эти свойства — разные. В качестве примера рассмотрим музыкальные инструменты. Инструменты бывают, например, духовыми, струнными и ударными, а духовые инструменты — деревянными и медными. Например, скрипка — струнный инструмент, а флейта — деревянный духовой. Схема иерархии классов может быть такой, как показано в листинге 9.5.
Листинг 9.5. Иерархия музыкальных инструментов
class Instrument; // общий базовый класс
class Wind: public Instrument; // духовые
class Brass: public Wind; // медные
class trombone: public Brass; // тромбон
class Woodwind: public Wind; // деревянные
class flute: public Woodwind; // фпейта
class Stringer: public Instrument; // струнные
class violin: public Stringer; // скрипка
class Percussion: public Instrument; // ударные
class cymbals : public Percussion; // тарелки
Все инструменты имеют некоторые общие свойства, например:
• каждый инструмент как-то конкретно называется;
• на каждом инструменте как-то играют.
Кроме того, все струнные инструменты настраивают. Однако для каждого конкретного инструмента эти свойства разные: на скрипке играют совсем не так, как на флейте, и настройка гитары сильно отличается от настройки фортепиано. Понятно, что функции, реализующие эти свойства, должны быть виртуальными. Здесь возникает одна небольшая проблема: как реализовать эти функции в базовом классе Instrument? Такие общие функции не могут ничего делать в базовом классе — вся работа должна выполняться в производных классах. Единственная возможность добиться этого — определить виртуальные функции с пустым телом, а в производных классах переопределить их. Например, функция для игры может быть такой:
enum notr { Cmiddle, Csharp, Cflat }; // ноты до, до-диез, до-бемоль
virtual void play(note) const {} // играть ноту
Тогда функция настройки (в базовом классе St г i nger для струнных инструментов) может выглядеть так:
virtual void adiustO const {} // настройка
Решение, конечно, приемлемое, но ... «пустое» тело на самом деле не означает отсутствия выполняемых команд. Обычно в оттранслированной функции при входе выполняется так называемый стандартный пролог, а при выходе — стандартный эпилог. Поэтому даже «пустое» тело при выполнении требует накладных расходов.
Для нашего общего предка хорошо подошли бы функции, на самом деле не имеющие тела. Набор таких функций мог бы обозначать только общий интерфейс класса1 (контракт класса), а конкретная их реализация может быть выполнена позже — в классах-наследниках. Отсутствие тела нужно как-то обозначить, ведь мы не можем написать просто прототип — это требует определения функции.
Осознав проблему, Б. Страуструп поступил очень просто: он обозначил отсутствие тела функции нулем! Называется такая виртуальная функция «чистой» (риге) и определяется следующим образом:
virtual тип имя(параметры) = 9;
Несмотря на то, что виртуальная функция — чистая, для такого класса все равно создается таблица виртуальных функций. Страуструп Б. не стал вводить в С++ новое ключевое слово вроде риге ИЛИ abstract, чтобы обозначить отсутствие тела функции, — вместо этого присвоением нуля он подчеркнул, что в таблице виртуальных функций адрес этой функции равен нулю, поэтому вызвать ее нельзя.
Класс, в котором есть хотя бы одна чистая виртуальная функция, называется абстрактным (см. п. 10.4 в [1]). Абстрактный класс отличается от «нормального» класса тем, что объект абстрактного класса создать нельзя, даже динамически операцией new. И при передаче параметра в'функцию невозможно передать объект абстрактного класса по значению — копию-то создать нельзя! Однако указатели (и ссылки) определять можно, так как для указателя размер класса не важен. |
Главная
Каталог файлов
