Книга: Основы объектно-ориентированного программирования

Процедуры создания

Все до сих пор рассмотренные инструкции создания основывались на инициализации по умолчанию. В некоторых случаях инициализация, определенная в языке, может нас не устраивать - хотелось бы обеспечить создаваемый объект специфической информацией. В этом предназначение процедур создания.

Перекрытие инициализации по умолчанию

Для использования инициализации, отличной от предопределенной умолчанием, необходимо класс снабдить одной или несколькими процедурами создания. Такие процедуры должны быть перечислены в предложении, начинающимся ключевым словом creation в начале класса перед первым предложением feature. Схема такова:

indexing
...
class C creation
p1, p2, ...
feature
... Объявления компонент, включая реализацию процедур p1, p2, ...
end

Соответствующая инструкция создания в этих случаях имеет другую форму:

create x.p (...)

где p одна из процедур создания перечисленных в разделе creation, и в круглых скобках (...) перечисляются фактические аргументы p. Результатом является создание объекта с использованием значений по умолчанию, как и ранее, а затем вызов p с заданными аргументами. Такая инструкция является комбинацией инструкции создания и вызова процедуры и называется порождающим вызовом (creation call). (Оригинальная версия класса POINT приведена в лекции 7)

В качестве примера добавим две процедуры создания в класс POINT, что позволит клиентам при создании новой точки указывать ее начальные координаты - декартовы или полярные. Введем процедуры создания: make_cartesian и make_polar. Вот схема:

class POINT1 creation
make_cartesian, make_polar
feature
... Компоненты из предыдущей версии класса:
x, y, ro, theta, translate, scale, ...
feature {NONE} - Этот вариант экспорта рассмотрен ниже.
make_cartesian (a, b: REAL) is
-- Инициализация точки с декартовыми координатами a и b.
do
x := a; y := b
end
make_ polar (r, t: REAL) is
-- Инициализация точки с полярными координатами r и t.
do
x := r * cos (t); y := r * sin (t)
end
end

Для такого класса клиент будет создавать точки инструкциями вида:

create my_point.make_cartesian (0, 1)
create my_point.make_polar (1, Pi/2)

В обоих случаях создается точка с одинаковыми координатами в предположении, что константа Pi имеет общепринятый смысл. Вот правило, определяющее эффект порождающего вызова. Первые три пункта правила такие же, как и для базисной формы, приведенной ранее:

Эффект порождающего вызова

Рассмотрим порождающий вызов в форме create x.p(...).

Пусть тип цели x это ссылочный тип, основанный на классе C, p(...) - процедура создания класса C, с заданным списком фактических аргументов. Эффект вызова состоит в выполнении следующих четырех шагов:

[x]. (C1) Создание нового экземпляра C (набора полей, по одному на каждый атрибут C). Пусть OC - это новый экземпляр.

[x]. (C2) Инициализация каждого поля OC соответствующими стандартными значениями по умолчанию.

[x]. (C3) Присоединение значения x (ссылки) к OC.

[x]. (С4) Вызов процедуры p c заданными аргументами и с целевым объектом OC.

Статус экспорта процедур создания

Для двух процедур создания, объявленных в классе POINT1, предложение feature имело вид feature {NONE}. Это означает, что эти процедуры закрыты для обычных вызовов, но остаются открытыми для порождающих вызовов. Только что представленные два примера порождающих вызовов являются корректными, но нормальные вызовы, например my_point.make_cartesian (0, 1) или my_point.make_polar (1, Pi/2) некорректны, так как процедуры недоступны клиентам со статусом обычных компонентов.

Решение о закрытости процедур означает, что мы не хотим после создания точки дать возможность клиентам прямого доступа к изменению их координат, хотя они могут делать это через другие процедуры класса, например такие, как translate и scale . Конечно, это лишь одна из возможных политик, вполне разумно экспортировать процедуры создания клиентам, придавая им дополнительно статус обычных процедур.

Для процедур создания можно установить выборочный статус порождающего вызова. Для этого достаточно в предложении creation перечислить классы, которым разрешается создавать объекты:

class C creation {A, B, ...}
p1, p2,
...

Этот прием применяется значительно реже, чем задание статуса экспорта этих процедур как обычных компонентов класса в предложении feature. Важно помнить, что статус экспорта порождающего вызова и статус экспорта обычного вызова не зависят друг от друга, они устанавливаются независимо в разных предложениях.

Правила, применимые к процедурам создания

Две формы инструкций создания: create x и create x.p (...) , являются взаимно исключающими. Если в классе задано предложение creation , то допускается только порождающие вызовы, базовая форма создания считается в этом случае недопустимой и отвергается компилятором.

Это соглашение кажется на первый взгляд странным, но смысл его становится понятным при рассмотрении требований согласованности объекта. Объект - это не просто набор полей, это реализация АТД, так что поля его будут согласованы только если они удовлетворяют ограничениям, заданным спецификацией АТД. Вот типичный пример. Предположим, что объект задает некоторую личность с двумя полями - год рождения и возраст. Понятно, что согласованность этого объекта не допускает независимых значений этих полей, они связаны вполне определенным соотношением, которое может быть частью спецификации. Инструкция создания обязана всегда производить на свет согласованный объект. Базовая форма этой инструкции применима только в тех частных и довольно редких случаях, когда стратегия умолчания удовлетворяет требованиям согласованности. Во всех остальных случаях в классе требуется определять процедуры создания, что автоматически запрещает использование базовой инструкции создания.

В тех редких случаях, когда инициализация по умолчанию допустима, поскольку удовлетворяет инварианту класса, может появиться желание включить ее в состав процедур создания. Для этого необходимо в список процедур создания включить специальную процедуру, наследуемую от класса ANY, с именем nothing. Как следует из ее имени, эта процедура без аргументов ничего не делает, имея пустое тело. Вот пример подобного включения:

class C creation
nothing, some_creation_procedure, some_other_creation_procedure...
feature
...

Хотя по-прежнему базовая инструкция создания является некорректной в этом случае, но теперь клиент имеет возможность создать объект порождающим вызовом create x.nothing

В заключение обратите внимание на специальное правило - теперь появилась возможность определить класс, клиенты которого не смогут создавать экземпляры класса. Вот пример того, как этого можно добиться:

class C creation
-- Здесь ничего не указано!
feature
... Текст класса, как обычно ...
end

Класс имеет предложение creation , но пустое. Это означает согласно установленным правилам, что создавать объекты можно только с помощью процедур создания, которых нет, что означает невозможность создания объектов.

Если ограничиться ОО-механизмом, рассмотренным до сих пор, то такая возможность запрета на создание объектов класса кажется надуманной. Знакомство с наследованием придает ей смысл, - иногда желательно использовать класс только в интересах наследования. Эта цель и может быть достигнута таким способом. Заметьте, этого же можно добиться, сделав класс абстрактным (отложенным). Но в этом случае у класса должен быть, по крайней мере, один отложенный метод. Иногда разумно полностью определить методы, но не включить в класс процедуры создания.

Процедуры создания и перегрузка

В продолжение обсуждения полезно сравнить применяемый подход с несколькими процедурами создания с подходом, используемым в языках C++/Java. В этих языках применяется техника, основанная на перегрузке. Суть ее такова: все процедуры создания, называемые конструкторами, перегружены - они имеют одно и то же имя, совпадающее с именем класса. Конструкторы должны иметь различную сигнатуру (отличаться числом и/или типами аргументов).

Как мы видели при обсуждении перегрузки, сигнатура не является подходящим критерием распознавания. Например: конструкторы make_cartesian и make_polar имеют одинаковую сигнатуру, так что придется вводить искусственный аргумент в один из конструкторов, чтобы стало возможным отличить вызов нужного конструктора.

Наша техника кажется предпочтительнее во всех отношениях. Минимум усилий (никаких процедур создания), если инициализация по умолчанию применима; при желании позволяет предотвратить создание объектов клиентами; вводит столько процедур создания, сколько необходимо, не создавая никаких коллизий; каждая процедура создания имеет собственное имя, облегчая понимание ее предназначения, например make_polar .

Оглавление книги