Основы объектно-ориентированного программирования - [11]
В процессе выполнения программ могут встречаться различные аномалии. В ОО-вычислениях они соответствуют вызовам, которые не могут быть выполнены надлежащим образом: например в результате сбоя в оборудовании, переполнения при выполнении арифметических операций или ошибок ПО.
Для создания надежного ПО необходимо иметь возможность восстановления нормального хода вычислений. Это является целью механизма обработки исключений.
Язык должен обеспечивать механизм восстановления в неожиданных аварийных ситуациях.
В сообществе программных модулей механизм обработки исключений - третья ветвь власти, судебная система и поддерживающие ее силы полиции.
Статическая типизация (static typing)
Когда в системе происходит вызов некоторого компонента определенным объектом, как узнать, что объект способен обработать вызов? (В терминологии сообщений: как узнать, что объект может обработать сообщение?)
Чтобы гарантировать корректное выполнение, язык должен быть типизирован. Это означает, что он отвечает нескольким правилам совместимости:
[x]. Каждая сущность (entity) объявляется явным образом с указанием определенного типа, порожденного классом. Под сущностью понимается имя, используемое в тексте ПО для ссылки на объекты времени выполнения.
[x]. Каждый вызов компонента - это вызов доступного компонента соответствующего класса.
[x]. Присваивание и передача аргументов подчиняются правилам согласования, требующим совместимости исходного типа и целевого типа.
В языке, включающем такую политику, возможен статический контроль типов. Тогда еще на этапе компиляции подобные ошибки будут обнаружены, и во время выполнения гарантируется отсутствие ошибок типа: "компонент недоступен объекту".
Хорошо определенная система типов гарантирует безопасность работы с объектами во время выполнения программной системы.
Универсальность (genericity)
Для того чтобы типизация была практичной, необходимо иметь возможность определять классы с параметрами, задающими тип. Такие классы известны как родовые. Родовой класс LIST [G] описывает списки элементов произвольного типа G - "формальным родовым параметром".
Классы, задающие специальные списки, будут его производными, например LIST [INTEGER] и LIST [WINDOW] используют типы INTEGER и WINDOW в качестве "фактических родовых параметров". Все производные классы разделяют один и тот же текст родового класса.
Должна существовать возможность создания классов с формальными родовыми параметрами, представляющими произвольные типы.
Эта форма параметризации типа называется неограниченной универсальностью. Дополнительной возможностью, описанной ниже, является ограниченная универсальность, использующая понятие наследования.
Единичное наследование (single inheritance)
Разработка ПО включает создание большого числа классов, многие из которых являются вариантами ранее созданных классов. Для управления потенциальной сложностью такой системы необходим механизм классификации, известный как наследование. Класс A будет наследником (heir) класса B, если он встраивает (наследует) компоненты класса B в дополнение к своим собственным. Потомок (descendant)- это прямой или непрямой наследник; обратное понятие - предок (ancestor).
Должно быть возможным объявить класс наследником другого класса.
Наследование - одно из центральных понятий ОО-метода; оно оказывает большое влияние на процесс разработки ПО.
Множественное наследование (Multiple inheritance)
Часто необходимо сочетать различные абстракции. Рассмотрим класс, моделирующий понятие "младенец". Его можно рассматривать как класс "человек" с компонентами, связанными с этим классом. Его же можно рассматривать и более прозаично - как класс "элемент, подлежащий налогообложению", которому положены скидки при начислении налогов. Наследование оправдано в обоих случаях. Множественное наследование (multiple inheritance) - это гарантия того, что класс может быть наследником не только одного класса, но многих, если это концептуально оправдано.
При множественном наследовании возникает несколько технических проблем, например разрешение конфликта имен (компоненты, наследованные от разных классов, имеют одно и то же имя). Любая нотация, предлагающая множественное наследование, должна обеспечить адекватное решение этих проблем.
Класс должен иметь возможность быть наследником нескольких классов.
Конфликты имен при наследовании разрешаются адекватным механизмом.
Решение, разработанное в этой книге, основано на переименовании конфликтующих компонентов у класса наследника.
Дублируемое наследование (Repeated inheritance)
При множественном наследовании возникает ситуация дублируемого наследования (repeated inheritance), когда некоторый класс многократно становится наследником одного и того же класса, проходя по разным ветвям наследования:
Рис. 2.1. Дублируемое наследование
В этом случае язык должен обеспечить точные правила, определяющие, что происходит с компонентами, наследованными повторно от общего предка (на рисунке - это A). В некоторых случаях желательно, чтобы компонент из A создавал только один компонент в D (