Книга: C# 4.0: полное руководство

Ссылки на базовый класс и объекты производных классов

Ссылки на базовый класс и объекты производных классов

Как вам должно быть уже известно, C# является строго типизированным языком программирования. Помимо стандартных преобразований и автоматического продвижения простых типов значений, в этом языке строго соблюдается принцип совместимости типов. Это означает, что переменная ссылки на объект класса одного типа, как правило, не может ссылаться на объект класса другого типа. В качестве примера рассмотрим следующую программу, в которой объявляются два класса одинаковой структуры.

// Эта программа не подлежит компиляции.
class X {
  int а;
  public X(int i) { a = i; }
}
class Y {
  int a;
  public Y(int i) { a = i; }
}
class IncompatibleRef {
  static void Main() {
    X x = new X (10);
    X x2;
    Y у = new Y (5);
    x2 = x; // верно, поскольку оба объекта относятся к одному и тому же типу
    х2 = у; // ошибка, поскольку это разнотипные объекты
  }
}

Несмотря на то что классы X и Y в данном примере совершенно одинаковы по своей структуре, ссылку на объект типа Y нельзя присвоить переменной ссылки на объект типа X, поскольку типы у них разные. Поэтому следующая строка кода оказывается неверной и может привести к ошибке из-за несовместимости типов во время компиляции.

х2 = у; // неверно, поскольку это разнотипные объекты

Вообще говоря, переменная ссылки на объект может ссылаться только на объект своего типа.

Но из этого принципа строгого соблюдения типов в C# имеется одно важное исключение: переменной ссылки на объект базового класса может быть присвоена ссылка на объект любого производного от него класса. Такое присваивание считается вполне допустимым, поскольку экземпляр объекта производного типа инкапсулирует экземпляр объекта базового типа. Следовательно, по ссылке на объект базового класса можно обращаться к объекту производного класса. Ниже приведен соответствующий пример.

// По ссылке на объект базового класса можно обращаться
// к объекту производного класса.
using System;
class X {
  public int a;
  public X(int i) {
    a = i;
  }
}
class Y : X {
  public int b;
  public Y(int i, int j) : base(j) {
    b = i;
  }
}
class BaseRef {
  static void Main() {
    X x = new X(10);
    X x2;
    Y у = new Y(5, 6);
    x2 = x; //верно, поскольку оба объекта
    //относятся к одному и тому же типу
    Console.WriteLine("х2.а: " + x2.a);
    x2 = у; //тоже верно, поскольку класс Y
    //является производным от класса X
    Console.WriteLine("х2.а: " + x2.a);
    // ссылкам на объекты класса X известно
    //только о членах класса X
    x2.a = 19; // верно
    //    х2.b = 27; // неверно, поскольку член b отсутствует у класса X
  }
}

В данном примере класс Y является производным от класса X. Поэтому следующая операция присваивания:

х2 = у; // тоже верно, поскольку класс Y является производным от класса X

считается вполне допустимой. Ведь по ссылке на объект базового класса (в данном случае — это переменная х2 ссылки на объект класса X) можно обращаться к объекту производного класса, т.е. к объекту, на который ссылается переменная у.

Следует особо подчеркнуть, что доступ к конкретным членам класса определяется типом переменной ссылки на объект, а не типом объекта, на который она ссылается. Это означает, что если ссылка на объект производного класса присваивается переменной ссылки на объект базового класса, то доступ разрешается только к тем частям этого объекта, которые определяются базовым классом. Именно поэтому переменной х2 недоступен член b класса Y, когда она ссылается на объект этого класса. И в этом есть своя логика, поскольку базовому классу ничего не известно о тех членах, которые добавлены в производный от него класс. Именно поэтому последняя строка кода в приведенном выше примере была закомментирована.

Несмотря на кажущийся несколько отвлеченным характер приведенных выше рассуждений, им можно найти ряд важных применений на практике. Одно из них рассматривается ниже, а другое — далее в этой главе, когда речь пойдет о виртуальных методах.

Один из самых важных моментов для присваивания ссылок на объекты производного класса переменным базового класса наступает тогда, когда конструкторы вызываются в иерархии классов. Как вам должно быть уже известно, в классе нередко определяется конструктор, принимающий объект своего класса в качестве параметра. Благодаря этому в классе может быть сконструирована копия его объекта. Этой особенностью можно выгодно воспользоваться в классах, производных от такого класса. В качестве примера рассмотрим очередные варианты классов TwoDShape и Triangle. В оба класса добавлены конструкторы, принимающие объект в качестве параметра.

// Передать ссылку на объект производного класса
// переменной ссылки на объект базового класса.
using System;
class TwoDShape {
  double pri_width;
  double pri_height;
  // Конструктор по умолчанию,
  public TwoDShape()    {
    Width = Height = 0.0;
  }
  // Конструктор для класса TwoDShape.
  public TwoDShape(double w, double h) {
    Width = w;
    Height = h;
  }
  // Сконструировать объект равной ширины и высоты,
  public TwoDShape(double x) {
    Width = Height = x;
  }
  // Сконструировать копию объекта TwoDShape.
  public TwoDShape(TwoDShape ob) {
    Width = ob.Width;
    Height = ob.Height;
  }
  // Свойства ширины и высоты объекта,
  public double Width {
    get { return pri_width; }
    set { pri_width = value < 0 ? -value : value; }
  }
  public double Height {
    get { return pri_height; }
    set { pri_height = value < 0 ? -value : value; }
  }
  public void ShowDim() {
    Console.WriteLine("Ширина и высота равны " +
           Width + " и " + Height);
  }
}
// Класс для треугольников, производный от класса TwoDShape.
class Triangle : TwoDShape {
  string Style;
  // Конструктор, используемый по умолчанию,
  public Triangle()    {
    Style = "null";
  }
  // Конструктор для класса Triangle.
  public Triangle(string s, double w, double h) : base(w, h) {
    Style = s;
  }
  // Сконструировать равнобедренный треугольник,
  public Triangle(double x) : base(x) {
    Style = "равнобедренный";
  }
  // Сконструировать копию объекта типа Triangle,
  public Triangle(Triangle ob) : base(ob) {
    Style = ob.Style;
  }
  // Возвратить площадь треугольника,
  public double Area() {
    return Width * Height / 2;
  }
  // Показать тип треугольника,
  public void ShowStyle() {
    Console.WriteLine("Треугольник " + Style);
  }
}
class Shapes7 {
  static void Main() {
    Triangle t1 = new Triangle("прямоугольный", 8.0, 12.0);
    // Сделать копию объекта t1.
    Triangle t2 = new Triangle (t1) ;
    Console.WriteLine("Сведения об объекте t1: ");
    t1.ShowStyle();
    t1.ShowDim();
    Console.WriteLine ("Площадь равна " + t1.Area());
    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("Сведения об объекте t2: ");
    t2.ShowStyle();
    t2.ShowDim();
    Console.WriteLine("Площадь равна " + t2.Area());
  }
}

В представленном выше примере объект t2 конструируется из объекта t1 поэтому подобен ему. Ниже приведен результат'выполнения кода из данного примера.

Сведения об объекте t1:
Треугольник прямоугольный
Ширина и высота равны 8 и 12
Площадь равна 48
Сведения об объекте t2:
Треугольник прямоугольный
Ширина и высота равны 8 и 12
Площадь равна 48

Обратите особое внимание на следующий конструктор класса Triangle:

public Triangle(Triangle ob) : base(ob) {
  Style = ob.Style;
}

Он принимает объект типа Triangle в качестве своего параметра и передает его (с помощью ключевого слова base) следующему конструктору класса TwoDShape.

public TwoDShape(TwoDShape ob) {
  Width = ob.Width;
  Height = ob.Height;
}

Самое любопытное, что конструктор TwoDShape() предполагает получить объект класса TwoDShape, тогда как конструктор Triangle() передает ему объект класса Triangle. Как пояснялось выше, такое вполне допустимо, поскольку по ссылке на объект базового класса можно обращаться к объекту производного класса. Следовательно, конструктору TwoDShape() можно на совершенно законных основаниях передать ссылку на объект класса, производного от класса TwoDShape. А поскольку конструктор TwoDShape() инициализирует только те части объекта производного класса, которые являются членами класса TwoDShape, то для него не имеет никакого значения, содержит ли этот объект другие члены, добавленные в производном классе.

Оглавление книги