Пример множественного виртуального наследования *
Мы продемонстрируем определение и использование множественного виртуального наследования, реализовав иерархию шаблонов классов Array (см. раздел 2.4) на основе шаблона Array (см. главу 16), модифицированного так, чтобы он стал конкретным базовым классом. Перед тем как приступать к реализации, поговорим о взаимосвязях между шаблонами классов и наследованием.
Конкретизированный экземпляр такого шаблона может выступать в роли явного базового класса:
class IntStack : private Array<int> {};
Разрешается также произвести его от не шаблонного базового класса:
class Base {};
template <class Type>
class Derived : public Base {};
Шаблон может выступать одновременно в роли базового и производного классов:
template <class Type>
class Array_RC : public virtual Array<Type> {};
В первом примере конкретизированный типом int шаблон Array служит закрытым базовым классом для не шаблонного IntStack. Во втором примере не шаблонный Base служит базовым для любого класса, конкретизированного из шаблона Derived. В третьем примере любой конкретизированный из шаблона Array_RC класс является производным от класса, конкретизированного из шаблона Array. Так, инструкция
Array_RC<int> ia;
конкретизирует экземпляры шаблонов Array и Array_RC.
Кроме того, сам параметр-шаблон может служить базовым классом [MURRAY93]:
template < typename Type >
class Persistent : public Type { ... };
в данном примере определяется производный устойчивый (persistent) подтип для любого конкретизированного типа. Как отмечает Мюррей (Murray), на Type налагается неявное ограничение: он должен быть типом класса. Например, инструкция
Persistent< int > pi; // ошибка
приводит к ошибке компиляции, поскольку встроенный тип не может быть объектом наследования.
Шаблон, выступающий в роли базового класса, должен квалифицироваться полным списком параметров. Если имеется определение:
template <class T> class Base {};
то необходимо писать:
template < class Type >
class Derived : public Base<Type> {};
Такая запись неправильна:
// ошибка: Base - это шаблон,
// так что должны быть заданы его аргументы
template < class Type >
class Derived : public Base {};
В следующем разделе шаблон Array, определенный в главе 16, выступает в роли виртуального базового класса для подтипа Array, контролирующего выход за границы массива; для отсортированного подтипа Array; для подтипа Array, который обладает обоими указанными свойствами. Однако первоначальное определение шаблона класса Array для наследования не подходит:
Означает ли это, что наша первоначальная реализация была неправильной? Нет. Она была верной на том уровне понимания, которым мы тогда обладали. При реализации шаблона класса Array мы еще не осознали необходимость специализированных подтипов. Теперь, однако, определение шаблона придется изменить так (реализации функций-членов при этом останутся теми же):
#ifndef ARRAY_H
#define ARRAY_H
#include <iostream>
// необходимо для опережающего объявления operator<<
template <class Type> class Array;
template <class Type> ostream&
operator<<( ostream &, Array<Type> & );
template <class Type>
class Array {
static const int ArraySize = 12;
public:
explicit Array( int sz = ArraySize ) { init( 0, sz ); }
Array( const Type *ar, int sz ) { init( ar, sz ); }
Array( const Array &iA ) { init( iA.ia, iA.size()); }
virtual ~Array() { delete[] ia; }
Array& operator=( const Array & );
int size() const { return _size; }
virtual void grow();
virtual void print( ostream& = cout );
Type at( int ix ) const { return ia[ ix ]; }
virtual Type& operator[]( int ix ) { return ia[ix]; }
virtual void sort( int,int );
virtual int find( Type );
virtual Type min();
virtual Type max();
protected:
void swap( int, int );
void init( const Type*, int );
int _size;
Type *ia;
};
#endif
Одна из проблем, связанных с таким переходом к полиморфизму, заключается в том, что реализация оператора взятия индекса перестала быть встроенной и сводится теперь к значительно более дорогому вызову виртуальной функции. Так, в следующей функции, на какой бы тип она ни ссылалась, было бы достаточно встроенного чтения элемента:
int find( const Array< int > &ia, int value )
{
for ( int ix = 0; ix < ia.size(); ++ix )
// а теперь вызов виртуальной функции
if ( ia[ ix ] == value )
return ix;
return -1;
}
Для повышения производительности мы включили встроенную функцию-член at(),обеспечивающую прямое чтение элемента.
