Книга: Технологии программирования

8.8.8. Пример простейшего проекта

Б. Страуструп придумал реализацию механизма множественного наследования и при этом отвергал агрегирование, хотя и реализовал это в своем языке C++.

Приведенный далее пример показывает невозможность осуществления решения следующей простой задачи двумя способами решения — с использованием множественного наследования и агрегирования. В процессе решения задач было выявлено, что в ряде задач без выполнения третьего шага невозможно корректное выполнение второго шага. Таким образом, при решении одного и того же примера двумя способами второй и третий шаги проекта были взаимно переставлены. Также добавлен шаг "классификация объектов" (составление словаря).

Первый способ решения задачи — использование множественного наследования.

Постановка задачи примера. Вывести на экран фигуру, показанную на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Изображение выводимой фигуры

Изображенная на рис. 8.4 фигура состоит из правильного пятиугольника и описанной вокруг него окружности, где хс, yc — координаты центра описанной вокруг пятиугольника окружности; R — радиус описанной вокруг пятиугольника окружности.

Кроме того, фигура рисуется заданным цветом.

Следует отметить, что задача может быть решена несколькими способами.

Шаг 1а. Определение объектов и выявление их свойств.

Объект — Рисунок. Свойства объекта:

— радиус окружности (R);

— координаты центра окружности (xc; yc);

— цвет линий.

Объект — Пятиугольник. Свойства объекта:

— радиус описанной вокруг него окружности (R);

— координаты центра описанной вокруг него окружности (хс; yc):

— цвет линии.

Объект — Окружность. Свойства объекта:

— радиус (R);

— координаты центра (хс; yc);

— цвет линии.

Решение задачи примера с использованием множественного наследования.

Шаг 1б. Классификация объектов (составление словаря).

Пятиугольник — центрально-симметричная фигура с пятью вершинами.

Окружность — центрально-симметричная фигура, каждая точка которой отстоит от заданной точки — центра, на заданную величину — радиус окружности.

Полученный граф наследования классов изображен на рис. 8.5.

Шаг 2. Уточнение классов с точным определением их зависимостей от других классов. Выясняется наследование и использование зависимостей.

Рис. 8.5. Граф наследования классов согласно первому способу

Поскольку Пятиугольник и Окружность — это разновидности центрально-симметричных фигур, то им может соответствовать следующая иерархия классов. Базовый класс: Центрально-симметричная фигура с данными R, хс, yc. Классы Пятиугольник и Окружность являются наследниками этого класса, а класс Рисунок является наследником классов Окружность и Пятиугольник, поскольку в данной задаче рисунок является сочетанием пятиугольника и окружности.

Шаг 3. Уточнение классов с определением наборов операций для каждого. Здесь анализируется потребность в конструкторах, деструкторах и операциях копирования. При этом принимается во внимание минимальность, полнота и удобство.

Класс Рисунок. Экземпляр этого класса должен создаваться и рисоваться, а следовательно, в интерфейсе класса Рисунок должны присутствовать конструкторы и функция — член рисования рисунка. Тогда получаем:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, х-координата, y-координата, Цвет);

• функцию-член вывода рисунка — "Начертить".

Класс Пятиугольник. Экземпляр этого класса должен создаваться и рисоваться, а следовательно, в интерфейсе класса Пятиугольник должны присутствовать конструкторы и функция-член рисования пятиугольника. Тогда получаем:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, х-координата, y-координата);

• функцию-член вывода пятиугольника на экран — "Начертить".

Класс Окружность. Экземпляр этого класса должен создаваться и рисоваться, а следовательно, в интерфейсе класса Окружность должны присутствовать конструкторы и функция-член вывода окружности на экран. Тогда получаем:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, х-координата, у-координата);

• функцию-член вывода окружности на экран — "Начертить".

Класс Центрально-симметричная фигура. Экземпляр данного класса должен содержать информацию о центрально-симметричной фигуре в виде данных с защищенным доступом (не интерфейсная часть класса) и иметь чисто-виртуальную функцию перерисовки вместе с конструкторами. Тогда получаем:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, х-координата, y-координата);

• чисто-виртуальную функцию-член вывода изображения на экран.

Шаг 4. Задание интерфейсов классов. Более точно определяются отношения классов. Методы разделяются на общие и защищенные методы. Определяются типы операций над классами.

Данные, расположенные в классе Центрально-симметричная фигура (R, хс, yc), должны быть доступны классам-наследникам Пятиугольник и Окружность, но недоступны "извне", значит, уровень доступа — "защищенный". В классе Центрально-симметричная фигура нужно расположить функцию "Нарисовать", которую предполагается сделать чисто-виртуальной. Классы, наследующие у класса Центрально-симметричная фигура, смогут переопределить функцию "Нарисовать" для рисования самих себя.

Поскольку обоим объектам — экземплярам классов Пятиугольник и Окружность нужен только один центр на двоих, то, следовательно, экземпляр класса Центрально-симметричная фигура должен создаваться только один, а значит, при описании наследования в языке C++ нужно добавить зарезервированное слово virtual. Наследование классами Пятиугольник и Окружность признаков у класса Центрально-симметричная фигура должно происходить с открытым уровнем доступа, иначе при создании класса Рисунок мы не сможем запустить конструктор класса верхнего уровня. Наследование классом Рисунок признаков классов Пятиугольник и Окружность должно происходить закрыто, чтобы к методам этих классов нельзя было обратиться через объект класса Рисунок. К наследуемым признакам добавляется свойство "Цвет линии", значение которого будет храниться в классе Рисунок. В классе Рисунок, так же как и в классах Пятиугольник и Окружность, можно переопределить метод "Нарисовать". Этот метод выводит изображения на экран, в нем как раз и будет устанавливаться цвет линий, при котором будут рисоваться фигуры.

Второй способ решения задачи с использованием агрегирования. Поскольку шаги 1а и 1б выполняются полностью аналогично предшествующему способу решения, начинаем с шага 2.

Шаг 2. Уточнение классов с точным определением их зависимостей от других классов. Выясняется наследование и использование зависимостей.

Объект рисунок состоит из объектов пятиугольник и окружность, форма и размер которых определяются настройками, задаваемыми при создании объекта рисунок, т. е. можно создать два независимых класса Пятиугольник (правильный) и Окружность, а затем экземпляры этих классов агрегировать в объект рисунок — экземпляр класса Рисунок.

Шаг 3. Уточнение классов с определением наборов операций для каждого. Здесь анализируется потребность в конструкторах, деструкторах и операциях копирования. При этом принимается во внимание минимальность, полнота и удобство.

Класс Рисунок. Объект этого класса должен уметь создать, уничтожить и нарисовать себя, поэтому интерфейсная часть класса будет следующей:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, x-координата, y-координата, Цвет);

• метод вывода рисунка на экран;

• деструктор для уничтожения создаваемых включенных объектов.

Примечание. Включение объектов типов Пятиугольник и Окружность происходит в закрытой, не интерфейсной части класса.

Класс Пятиугольник. Объект класса Пятиугольник должен уметь создать и рисовать себя, поэтому интерфейсная часть класса будет выглядеть следующим образом:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, x-координата, y-координата);

• метод вывода пятиугольника на экран.

Класс Окружность. Объект класса Окружность должен создавать и рисовать сам себя, поэтому интерфейсная часть класса будет выглядеть следующим образом:

• конструктор без параметров;

• конструктор с параметрами (Радиус, x-координата, y-координата);

• метод вывода окружности на экран.

Шаг 4. Задание интерфейсов классов. Более точно определяются отношения классов. Методы разделяются на общие и защищенные. Определяются типы операций над классами.

Классы Окружность и Пятиугольник должны содержать внутри себя переменные R, xc, yc, которые должны быть закрыты для доступа; функцию-член вывода фигуры на экран для доступа — открытую (как и конструкторы).

Для класса Рисунок включаемые экземпляры классов Пятиугольник и Окружность являются полями, поэтому их нужно скрыть, чтобы командовать этими объектами мог только экземпляр класса Рисунок. Функцию вывода рисунка на экран, как и конструкторы, нужно сделать открытыми.

Анализ результатов шагов 2 и 3 показывает, что проектная процедура допускает предварительное выполнение определения набора операций до определения зависимостей класса от других классов с последующим уточнением наборов операций классов.

Оглавление книги