Множественное наследование

Множественное наследование означает такую возможность некоторых объектно-ориентированных языков программирования, при которой класс может наследовать поведение и возможности от более чем одного суперкласса. Это противоположно по смыслу «'простому (или одиночному) наследованию» (single inheritance), при котором класс может наследовать только от одного суперкласса.

В список языков, поддерживающих множественное наследование входят: Eiffel, C++, Dylan, Python, Perl, Curl, Common Lisp (благодаря CLOS), OCaml, Tcl (благодаря Incremental Tcl), а также Object REXX (за счет использования классов-примесей).

Обзор

Множественное наследование позволяет классу перенимать функциональность у множества других классов, как например, класс StudentMusician может наследовать от класса Person, класса Musician и класса Worker. ТО есть сокращенно можно написать: StudentMusician : Person, Musician, Worker.

Неопределенность при множественном наследовании, как в примере выше, возникает если, к примеру, класс Musician наследует от классов Person и Worker, а класс Worker в свою очередь наследует от Person. Это получило название Проблемы алмаза. Таким образом у нас получаются следующие правила:

Worker          :  Person
Musician        :  Person, Worker
StudentMusician :  Person, Musician, Worker

Если компилятор просматривает класс StudentMusician, то ему необходимо знать нужно ли объединять возможности классов или они должны быть раздельными. Например, логично будет присоединить «Age» (возраст) класса Person кклассу StudentMusician. Возраст человека не меняется если вы рассматриваете его как Person (человек), Worker (рабочий) или Musician (музыкант). Однако, будет довольно логичным отделить свойство «Name»(имя) в классах Person и Musician, если они испоьзуют сценический псевдоним, отличающийся от настоящего имени. Варианты объединения и разделения вполне корректны для каждого из собственных контекстов и только программист знает, какой вариант является правильным для проектируемого класса.

Языки обладают различными способами разрешения таких проблем вложенного наследования.

• Eiffel предоставляет программисту возможность явным образом объединить или разделить унаследованные элементы от суперклассов. Eiffel автоматически объединит элементы если у них будет одинаковое имя и реализация. Автор класса имеет возможность переименовать наследуемые элементы для их разделения. Кроме того, Eiffel поязволяет явным образом выполнять повторное наследование вида A: B, B.
• C++ требует, чтобы программист указал элемент какого из родительских классов должен использоваться, то есть «Worker::Person.Age». C++ не поддерживает явно повторяемое наследование, так как отсутствует способ определить какой именно суперкласс следует использовать (смотри критику). C++ также допускает создание единственного экземпляра множественного класса благодаря механизму виртуального наследования (например,. «Worker::Person» и «Musician::Person» будут ссылаться на один и тот же объект).
• Perl использует список классов для наследования в указанном порядке. Компилятор использует первый метод, который он находит при глубинном поиске в списке суперклассов или использовании C3-линеаризации иерахии классов. Различные расширения обеспечивают альтернативные схемы композиции классов. Python обладает аналогичной структурой, но в отличие от Perl, это входит в синтаксис самого языка. В Perl и Python порядок наследования определяется порядком указания (семантикой) классов (смотри критика).
• Common Lisp Object System предусматривает полный контроль методов комбинации со стороны программиста, а если этого не достаточно, то метаобъектный протокол (Metaobject Protocol) дает программисту возможность модифицировать наследование, динамическое управление, реализация класса и другие внутренние механизмы без опасения повлиять на стабильность системы.
• Logtalk поддерживает оба интерфейса и реализацию мультинаследования, предусматривая объявление метода алиасов, поддерживающего как переименование, так и доступ к методам, которые могут оказаться недоступными, благодаря механизму разрешения конфликтов.
• Curl допускает только такие классы, которые явным образом отмечены как доступные для повторного наследования. Доступные классы должны определять вторичный конструктор для каждого обычного конструктора класса. Сначала вызывается обычный конструктор, статус доступного класса инициализируется за счет конструктора подкласса, а вторичный конструктор вызывается для всех остальных подклассов.
• Ocaml выбирает последнее совпавшее определение в списке наследования классов для определения метода реализации, используемого в случае неопределенности. Для переопределения поведения по умолчанию нужно просто указать метод, вызываемый при определении предпочитаемого класса.
• Tcl допускает существование множества родительских классов — их последовательность влияет на разрешение имен членов класса.

Smalltalk, C#, Objective-C, Object Pascal / Delphi, Java, Nemerle и PHP не допускают множественного наследования, что позволяет избежать многих неопределенностей. Однако, последние шесть языков позволяют классам реализовать множественные интерфейсы.

Критика

Множественное наследование критикуется за следующие проблемы, возникающие в некоторых языках, в частности, C++:

• Семантическая неопределенность часто совокупно представляется как Проблема алмаза.
• Отсутствует возможность явного многократного наследования от одного класса^{[источник не указан 5648 дней]}
• Порядок наследования изменяет семанику класса^{[источник не указан 5648 дней]}

Множественное наследование в языках с конструкторами в стиле C++/Java усиливает проблему наследования конструкторов и последовательностей конструкторов, таким образом создавая проблемы с поддержкой и расширяемостью в этих языках. Объекты в отношениях наследования со значительно отличающимися методами конструирования довольно трудны для реализации в рамках парадигмы последовательности конструкторов.

Тем не менее, существуют языки, обрабатывающие эти технические тонкости.

См. также

• Наследование
• Виртуальное наследование
• Примесь
• C3-линеаризация

Для дальнейшего чтения

• Stroustrup, Bjarne (1999). Multiple Inheritance for C++. Proceedings of the Spring 1987 European Unix Users Group Conference.
• Object-Oriented Software Construction, Second Edition, by Bertrand Meyer, Prentice Hall, 1997, ISBN 0-13-629155-4

Ссылки

• Статья Джонатана Лурье на веб-сайте Builder.Com, посвященная реализациям в .NET-языках (англ.)
• Руководство по использованию наследования в языке Eiffel (англ.)
• Обзор наследования в языке Ocaml (англ.)
• Открытая помощь для студентов, увлекающихся компьютерным программированием (англ.)