Дополнительные средства и приемы разработки классов

Рассмотренные ранеесредства разработки классов являются основными. Они предусматриваются принципами ООП. Однако к настоящему моменту постепенно складывается более сложная модель ООП, включающая такие понятия как метаклассы, контейнерные классы, делегирование методов, параметризованные классы. Появление в языках программирования соответствующих средств позволяет создавать более эффективные программы.

Метаклассы. Дальнейшее развитие идеи реализации полиморфных объектов привело к появлению более высокого уровня абстракции - метаклассов. Метакласс - тип, значениями которого являются классы, как ссылки на типы. Переменные типа метакласса можно использовать вместо явного указания класса в соответствии с традиционными правилами косвенного доступа (рис. 18).

Рис. 18. Организация прямого и косвенного доступа к классу

Реализация метаклассов базируется на использовании специальных таблиц, в которых хранится информация о классе: имя класса, имя класса-родителя, адреса методов и т.д. Поскольку эти таблицы используются во время выполнения программы, то они получили название RTTI (Run Time Type Information – «информация о типе времени выполнения»).

Эти же таблицы используются для реализации следующих операций:

• операция проверки принадлежности объекта заданному классу или его потомкам;

• операция уточнения класса объекта - отличается от операции явного переопределения типа тем, что перед переопределением определяется, принадлежит ли объект данному классу или его потомкам;

• специальные операции определения, модификации или проверки свойств класса (как типа) - для реализации этих операций язык программирования должен предоставлять возможность описания полей и методов класса, обращение к которым возможно при отсутствии объектов класса.

• Делегирование методов.

• Делегирование - способ заимствования методов у объектов других классов. Оно представляет собой альтернативу переопределению методов, используемому полиморфными объектами. В отличие от переопределения, делегирование позволяет определять различное поведение объектов, принадлежащих одному классу. Заимствование методов возможно как в пределах класса или иерархии классов, так и у объектов классов других иерархий.

• Метод при этом вызывается косвенно, через указатель на него. Язык, в котором возможна реализация делегирования, должен обеспечивать возможность определения указателей на методы. Назначение или замена метода осуществляется присваиванием соответственного значения специальному указателю (рис. 19).

Рис. 19. Делегирование метода

Следует различать статическое и динамическое делегирование. При статическом делегировании соответствующий указатель инициализируется в процессе компиляции программы и при выполнении программы не меняется. При динамическом делегировании значение указателю присваивается в процессе выполнения программы и может изменяться в зависимости от ситуации.

Статическое делегирование используется в двух случаях:

1. если требуемое поведение объекта уже описывалось для объектов другого класса - в этом случае делегирование позволяет избавиться от повторов в программе;

В C++ в аналогичных случаях возможно использование множественного наследования, но оно может оказаться неэффективным, поскольку вместе с желаемым поведением придется унаследовать и все остальные элементы класса.

2. если класс объявлен с не полностью определенным поведением объектов (обычно так описываются некоторые библиотечные классы) и его поведение уточняется для конкретных экземпляров объектов.

Динамическое делегирование используется при создании объектов с изменяемым поведением, когда конкретный вариант поведения определяется некоторыми внешними обстоятельствами.