Наследование (программирование)

Насле́дование — один из четырёх важнейших механизмов объектно-ориентированного программирования (наряду с инкапсуляцией, полиморфизмом и абстракцией), позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского), при этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом.

Другими словами, класс-наследник реализует спецификацию уже существующего класса (базовый класс). Это позволяет обращаться с объектами класса-наследника точно так же, как с объектами базового класса .

Типы наследования

Простое наследование

Класс, от которого произошло наследование, называется базовым или родительским (англ. base class). Классы, которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами (англ. derived class).

В некоторых языках используются абстрактные классы. Абстрактный класс — это класс, содержащий хотя бы один абстрактный метод, он описан в программе, имеет поля, методы и не может использоваться для непосредственного создания объекта. То есть от абстрактного класса можно только наследовать. Объекты создаются только на основе производных классов, наследованных от абстрактного. Например, абстрактным классом может быть базовый класс «сотрудник вуза», от которого наследуются классы «аспирант», «профессор» и т. д. Так как производные классы имеют общие поля и функции (например, поле «год рождения»), то эти члены класса могут быть описаны в базовом классе. В программе создаются объекты на основе классов «аспирант», «профессор», но нет смысла создавать объект на основе класса «сотрудник вуза».

Множественное наследование

При множественном наследовании у класса может быть более одного предка. В этом случае класс наследует методы всех предков. Достоинства такого подхода в большей гибкости. Множественное наследование реализовано в C++. Из других языков, предоставляющих эту возможность, можно отметить Python и Эйфель. Множественное наследование поддерживается в языке UML.

Множественное наследование — потенциальный источник ошибок, которые могут возникнуть из-за наличия одинаковых имен методов в предках. В языках, которые позиционируются как наследники C++ (Java, C# и др.), от множественного наследования было решено отказаться в пользу интерфейсов. Практически всегда можно обойтись без использования данного механизма. Однако, если такая необходимость все-таки возникла, то, для разрешения конфликтов использования наследованных методов с одинаковыми именами, возможно, например, применить операцию расширения видимости — «::» — для вызова конкретного метода конкретного родителя.

Попытка решения проблемы наличия одинаковых имен методов в предках была предпринята в языке Эйфель, в котором при описании нового класса необходимо явно указывать импортируемые члены каждого из наследуемых классов и их именование в дочернем классе.

Большинство современных объектно-ориентированных языков программирования (C#, Java, Delphi и др.) поддерживает возможность одновременно наследоваться от класса-предка и реализовать методы нескольких интерфейсов одним и тем же классом. Этот механизм позволяет во многом заменить множественное наследование — методы интерфейсов необходимо переопределять явно, что исключает ошибки при наследовании функциональности одинаковых методов различных классов-предков.

Единый базовый класс

В ряде языков программирования все классы явно или неявно наследуются от некого базового класса. Smalltalk был одним из первых языков, в которых использовалась эта концепция. К таким языкам относятся Java (Object), C# (System.Object), Delphi (TObject).

Наследование в языке C++

Наследование в C++:

class A{    //базовый класс
};
 
class B : public A{    //public наследование
}
 
class C : protected A{    //protected наследование
}
 
class Z : private A{    //private наследование
}

В C++ существует три типа наследования: public, protected, private. Спецификаторы доступа членов базового класса меняются в потомках следующим образом:

• при public-наследовании все спецификаторы остаются без изменения.
• при protected-наследовании все спецификаторы остаются без изменения, кроме спецификатора public, который меняется на спецификатор protected (то есть public-члены базового класса в потомках становятся protected).
• при private-наследовании все спецификаторы меняются на private.

Одним из основных преимуществ public-наследования является то, что указатель на классы—наследники может быть неявно преобразован в указатель на базовый класс, то есть для примера выше можно написать:

A* a = new B;

Эта интересная особенность открывает возможность динамической идентификации типа (RTTI).

Наследование в языке Delphi (Object Pascal)

Для использования механизма наследования в Delphi необходимо в объявлении класса справа от слова class указать класс предок:

Предок:

TAncestor = class
  private
  protected
  public
    //Виртуальная процедура.
    procedure VirtualProcedure; virtual; abstract; 
    procedure StaticProcedure;
end;

Наследник:

TDescendant = class(TAncestor)
  private
  protected
  public
    //Перекрытие виртуальной процедуры.
    procedure VirtualProcedure; override;
    procedure StaticProcedure;
end;

Абсолютно все классы в Delphi являются потомками класса TObject. Если класс-предок не указан, то подразумевается, что новый класс является прямым потомком класса TObject.

Множественное наследование в Delphi не поддерживается.

Наследование в языке Python

Python поддерживает как одиночное, так и множественное наследование. При доступе к атрибуту порядок просмотра производных классов называется порядком разрешения метода (англ. method resolution order).

class Ancestor1(object):   # Предок 1
    def m1(self): pass
class Ancestor2(object):   # Предок 
    def m1(self): pass
class Descendant(Ancestor1, Ancestor2):   # Наследник
    def m2(self): pass

d = Descendant()           # инстанциация
print d.__class__.__mro__  # порядок разрешения метода:

(<class '__main__.Descendant'>, <class '__main__.Ancestor1'>, <class '__main__.Ancestor2'>, <type 'object'>)

С версии Python 2.2 в языке сосуществуют «классические» классы и «новые» классы. Последние являются наследниками object. «Классические» классы будут поддерживаться вплоть до версии 2.6, но удалены из языка в Python версии 3.0.

Множественное наследование применяется в Питоне, в частности, для введения в основной класс классов-примесей (mix-in).

Наследование в языке PHP

Для использования механизма наследования в PHP необходимо в объявлении класса после имени объявляемого класса-наследника указать слово extends и имя класса-предка:

class Descendant extends Ancestor {
}

В случае перекрытия классом-наследником свойств и методов предка, доступ к свойствам и методам предка можно получить с использованием ключевого слова parent:

class A {
  function example() {
    echo "Вызван метод A::example().<br />\n";
  }
}

class B extends A {
  function example() {
    echo "Вызван метод B::example().<br />\n";
    parent::example();
  }
}

См. также

• Абстракция данных
• Инкапсуляция (программирование)
• Полиморфизм в языках программирования
• Виртуальное наследование
• Хрупкий базовый класс

Ссылки

• Multiple Inheritance
• Проблемы множественного динамического приведения типов и их решения