多重繼承和多重替換.ppt

第十三章 多重繼承和多重替換Multiple Inheritance and Multiple Substitutability,多重繼承當(dāng)一個(gè)子類從一個(gè)以上的超類型繼承屬性和方法 多從替代不同類型的對象之間的相互替代,多重繼承,現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性,由于一個(gè)實(shí)體的多哥角色性,在進(jìn)行泛化抽象時(shí),常常需要從不同角度進(jìn)行。反之,一個(gè)實(shí)體可以從不同繼承特征,構(gòu)成多重繼承。 如圖 OT3繼承了OT1和OT2的全部特征（屬性,操作） OT3是OT1和OT2的一個(gè)類型擴(kuò)展 OT3的實(shí)例既可以替換OT1實(shí)例,也可以替換OT2實(shí)例,多重繼承的有向無環(huán)圖 DAG,多重繼承構(gòu)造了一個(gè)有向無環(huán)圖，其總根為ANY 類型的層次結(jié)構(gòu)是連通的，沒有孤立子，從根可以到達(dá)每一個(gè)類型結(jié)點(diǎn)，反子亦然 類型的層次結(jié)構(gòu)是無回路的，即多重繼承不支持遞歸 若只有單重繼承，則DAG轉(zhuǎn)化為樹 GOM的多重繼承是全繼承概念,多重繼承帶來的問題,(一)操作OP的歧義-操作沖突 沖突原因： 一個(gè)op名字分別在不同父類(祖先)OT1, OT2中說明,操作體不同,則造成子類OT3在全繼承情況下, op操作名的二義性。 若op在共同的祖先,如OT0中被定義,但在不同的父類型如OT1, OT2中被分別重定義,從而造成在OT3中的二義性。,操作二義性舉例,一個(gè)操作bonus(獎勵)分別在Student和Employee有定義,當(dāng)一個(gè)獎勵作用在”TA”上時(shí),究竟應(yīng)當(dāng)怎么處理呢？,declare bonus : Student | float declare bonus : Employee - void |float- void code bonusForStudents; code bonusForEmps; define define bonusForStudents(gpaInc) is bonusForEmps(salInc) is self.gpa := self.gpa * gpaInc; self.salary := self.salary * salInc; ;增加一個(gè)百分點(diǎn)的GPA ;增加一個(gè)百分點(diǎn)的Salary,var bestEmp : Employee; bestStudent : Student; myTA, yourTA : TeachAsst; boss : Manager; (1) bestEmp := myTA; (2) bestEmp.bonus(1.1); ! 假定應(yīng)當(dāng)增加salary (3) bestStudent := yourTA; (4) bestStudent.bonus(1.05); ! 假定應(yīng)當(dāng)增加gpa (5) boss.bonus(1.5); ! 不會產(chǎn)生二義性,多重繼承的操作沖突解決方案,注意：為了兼容已有程序,不能通過修改超類中的操作名來解決問題 解決沖突的方法 定義優(yōu)選權(quán),允許用戶指定繼承的優(yōu)先權(quán) 用戶通過對Supertype子句中超類型隊(duì)列來指定優(yōu)先權(quán) type OT supertypes OT1, OTn is,方法(1)實(shí)現(xiàn)選擇op的方法: A:首先確定op是否在本類型中被定義 B:按DAG圖,從優(yōu)先隊(duì)列中每一個(gè)超類開始,向上掃描每個(gè)枝條直到根,順序檢查op名稱,首先被遇到的op被選中,解決沖突之方法二-顯式重命名,對所繼承的同名的操作,分別在當(dāng)前子類型中重新命名 雖然操作op的名字在超類中不能修改,但在當(dāng)前子類中可以用重命名來代替,不會影響兼容性。 Type OT Supertypes OT1(renames op to op1） OTm-1(renames op to opm-1） OTm, is ,解決沖突方法三重定義操作,對op進(jìn)行重新精化有兩種選擇： A:在當(dāng)前子類型OT3中重新定義op操作 B:在OT3中指定凡遇到op操作實(shí)際上將與哪一個(gè)超類的op捆綁。 define type OT3 supertypes OT1,OT2 is operations refine op implementation define op self. OT1$op(); !執(zhí)行OT1中定義op方法 end type OT3;,多重繼承帶來的沖突二-類型沖突,類型沖突是更嚴(yán)重的且目前無法消解的問題 (1)屬性類型沖突:從不同的父類分別繼承了一個(gè)同名但類型不同的屬性 如OT1.A與OT2.A類型不相容 在OT3中對同名不相容的屬性錯(cuò)誤無法在靜態(tài)編譯時(shí)被檢查出,只有在運(yùn)行時(shí)才能出現(xiàn)。,（2）操作類型沖突 從不同的父類分別繼承了一個(gè)同名但返回類型不同的操作。 Delcare f：OT1 | T1 Delcare f：OT2 | T2 對于一個(gè)具有OT2 類型的變量O2有一個(gè)引用鏈:O2.f().q(),即函數(shù)q將由一個(gè)T2類型的實(shí)例引用。 而函數(shù)程序運(yùn)行時(shí),當(dāng)O2指向一個(gè)OT3實(shí)例時(shí)，函數(shù)f根據(jù)優(yōu)先隊(duì)列解決方法將選擇OT1的方法，其返回一個(gè)T1類型實(shí)例-與q所要求的相沖突。,類型沖突示例關(guān)于方法Skill,Student類型的Skill返回一個(gè)浮點(diǎn)值float Employee類型的Skill返回的一個(gè)字符串 var myTA : TeachAst; someStudent : Student; someEmp : Employee; empSkill : string; studentSkill : float; (1)someEmp := myTA; someStudent := myTA; (2)empSkill := someEmp.skill; (3)studentSkill := someStudent.skill,多重繼承的優(yōu)點(diǎn),多重繼承可以支持實(shí)體的不同角色的抽象和特征 示例:商業(yè)營銷系統(tǒng)中的商品概念 A:商品對象的使用特征 -類別,規(guī)格,型號,產(chǎn)地,品牌 可以逐層抽象 B:商品對象的價(jià)值特征 -進(jìn)價(jià),售價(jià),利潤,成本,供貨商,合同 也可以從財(cái)務(wù)處理角度進(jìn)行管理,多重替換,多重替換是針對某些多重繼承不能清楚處理的情況下而采用的另外一種支持多角色實(shí)體建模的方法 多重繼承的局限性： 繼承使類型間互相矛盾,全繼承使類型的屬性集合雜亂無章 繼承可能導(dǎo)致沖突,示例瑞士軍刀,瑞士軍刀有多個(gè)部件,小刀,剪刀,鉆，等 瑞士軍刀可以以它的某一部件的身份出現(xiàn) 如瑞士軍刀是一把小刀； 瑞士軍刀是一把剪子； 瑞士軍刀是一把鉆子 等等 瑞士軍刀的每一個(gè)部件可以單獨(dú)使用,其作用功能完全獨(dú)立,如一把剪刀,一把小刀 ,建模分析,用多重繼承概念建模 第一步：超類模型 Blade,Knife,Material,ScissorBlade,Scissor均有一個(gè)canCut操作 第二步：瑞士軍刀建模： type SwissKnife supertypes Knife, Scissor is; !見下面的討論 end type SwissKnife; 若采用多重繼承方法，缺點(diǎn)為(1)屬性雜亂無章,(2)方法canCut重復(fù)定義,(3)瑞士軍刀的某個(gè)部件不能作為一個(gè)單獨(dú)對象來使用,多重替換建模方法,以瑞士軍刀為例 type SwissKnife Supertype Knife is body knife : Knife; scissor : Scissor ; fashion Knife via self.knife; fashion Scissor via self.scissor; end type SwissKnife; 語句fashion Scissor via self.scissor 的語義為只要瑞士軍刀當(dāng)作scissor看待，則所有的方法調(diào)用均轉(zhuǎn)移到SwissKnife的Scissor部件,多重替換的引用示例,var sk : SwissKnife; k : Knife; s : Scissor; p : WorkPiece; p.create; sk.create; k := sk; s := sk; sk.canCut(p); k.canCut(p); s.canCut(p);,代表(representation)問題,替換概念也可以靈活的應(yīng)用在兩個(gè)類型之間 代表問題示例 當(dāng)總公司召集各部門開會時(shí)，其關(guān)鍵在于，要求各部門派一個(gè)代表，而并不指定必須是誰 部門在開會這種特定條件下，其行為就像一個(gè)雇員，例如，一個(gè)部門可以插入到會議代表的雇員集合中 部門內(nèi)部需要定義一個(gè)“代表”操作，一旦需要一個(gè)代表時(shí)，該操作可以產(chǎn)生一個(gè)具體的雇員,部門和雇員兩個(gè)類型的替換,類型定義 type Department supertype ANY is body members : Employee; manager : Manager; ; fashion Employee using self.representative; operations declare representative : - Employee; implementation define representative is return self.manager; end type Department;,部門和雇員兩個(gè)類型的替換,引用的替換 var meetingParticipants : EmployeeSet; developmentDep : Department; bigBoss : Manager; someEmp :