التركيب مقابل الوراثة

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 76 من 104.

عند تصميم العلاقات بين الفئات، لديك خياران رئيسيان: inheritance ("هو") وcomposition ("يمتلك"). يؤثر اختيار النهج المناسب بشكل كبير في مرونة شفرتك وقابليتها للصيانة.

يُنشئ التوريث اقترانًا وثيقًا بين الأصناف. إن Car الذي يرث من Vehicle مرتبط بشكل دائم بهذه العلاقة:

class Vehicle {
public:
    virtual void start() { std::cout << "Starting vehicle\n"; }
};

class Car : public Vehicle {
public:
    void start() override { std::cout << "Starting car\n"; }
};

التركيب يضمّن الكائنات كأعضاء، مما ينشئ علاقة أكثر مرونة. يحتوي Car على Engine بدلاً من أن يكون محركًا:

class Engine {
public:
    void start() { std::cout << "Engine running\n"; }
};

class Car {
private:
    Engine engine;  // Car تمتلك Engine
public:
    void start() { engine.start(); }
};

الميزة الأساسية لـ composition هي المرونة. يمكنك بسهولة تبديل Components، أو تغيير السلوك أثناء التشغيل، أو دمج إمكانات متعددة دون قيود تسلسل هرمي صارم للفئات. يفضّل تصميم C++ الحديث composition على التوريث في معظم الحالات.

استخدم الوراثة عندما تكون هناك علاقة حقيقية من نوع "is-a" وتحتاج إلى التعددية الشكلية. استخدم التركيب عندما تريد إعادة استخدام الوظائف أو عندما يكون من الأفضل وصف العلاقة بأنها "has-a" أو "uses-a".

التحدي

سهل

لنبنِ محاكيًا لنظام كمبيوتر يوضّح متى نستخدم التركيب ومتى نستخدم الوراثة. ستنمذج كمبيوترًا has مكوّنات (التركيب) بدلًا من أن being مكوّنًا، موضّحًا كيف يوفّر التركيب مرونةً لتبديل الأجزاء أثناء التشغيل.

ستنظّم شيفرتك عبر ثلاثة ملفات:

Components.h: عرّف المكوّنات الفردية التي يمكن للكمبيوتر أن يحتوي عليها.
أنشئ CPU class مع std::string model خاص وint cores خاص. وفّر constructor يأخذ القيمتين، وطريقة process() تطبع CPU [model] processing with [cores] cores، وطريقة getModel().

أنشئ Memory class مع int sizeGB خاص. وفّر constructor، وطريقة load() تطبع Loading data into [sizeGB]GB RAM، وطريقة getSize().

أنشئ Storage class مع std::string type خاص (مثل "SSD" أو "HDD") وint capacityGB. وفّر constructor، وطريقة read() تطبع Reading from [capacityGB]GB [type]، وطرق getter لكلا الحقلين.
Computer.h: عرّف Computer class تستخدم التركيب لدمج المكوّنات.
يجب أن يحتوي Computer على كائنات أعضاء خاصة: CPU وMemory وStorage. استخدم قائمة تهيئة constructor لتهيئة هذه المكوّنات من المعاملات.

نفّذ الطرق التالية:
- boot(): تطبع Booting computer...، ثم تستدعي load() على الذاكرة، وread() على التخزين، وprocess() على CPU، كلٌّ منها في سطر منفصل
- specs(): تطبع مواصفات الكمبيوتر بهذا التنسيق:
```
Computer Specs:
- CPU: [model] ([cores] cores)
- RAM: [size]GB
- Storage: [capacity]GB [type]
```
main.cpp: اقرأ ستة مدخلات (كلٌّ منها في سطر منفصل):
1. اسم طراز CPU (string)
2. عدد أنوية CPU (integer)
3. حجم الذاكرة بالجيجابايت (integer)
4. نوع التخزين (string، مثل "SSD")
5. سعة التخزين بالجيجابايت (integer)
6. أمر: إما "boot" أو "specs"
أنشئ كائنات المكوّنات، ثم أنشئ Computer باستخدام التركيب. بناءً على الأمر، استدعِ إما boot() أو specs().

على سبيل المثال، مع المدخلات Intel i7 و8 و16 وSSD و512 وboot:

Booting computer...
Loading data into 16GB RAM
Reading from 512GB SSD
CPU Intel i7 processing with 8 cores

ومع المدخلات AMD Ryzen و6 و32 وHDD و1000 وspecs:

Computer Specs:
- CPU: AMD Ryzen (6 cores)
- RAM: 32GB
- Storage: 1000GB HDD

لاحظ أن Computer class لا ترث من أي مكوّن. بل إنها تحتوي عليها. تعني علاقة "has-a" هذه أنه يمكنك بسهولة إنشاء أجهزة كمبيوتر بتركيبات مختلفة من المكوّنات، أو حتى تبديل المكوّنات لاحقًا إذا أضفت طرق setter. هذه المرونة هي الميزة الأساسية للتركيب مقارنةً بالوراثة.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "Computer.h"

using namespace std;

int main() {
    // اقرأ المدخلات
    string cpuModel;
    getline(cin, cpuModel);  // اسم طراز CPU (قد يحتوي على مسافات)
    
    int cpuCores;
    cin >> cpuCores;  // عدد أنوية CPU
    
    int memorySize;
    cin >> memorySize;  // حجم الذاكرة بوحدة GB
    
    string storageType;
    cin >> storageType;  // نوع التخزين (مثل، "SSD")
    
    int storageCapacity;
    cin >> storageCapacity;  // سعة التخزين بوحدة GB
    
    string command;
    cin >> command;  // الأمر: "boot" أو "specs"

    // TODO: أنشئ كائنات المكونات (CPU, Memory, Storage)
    
    // TODO: أنشئ كائن Computer باستخدام التركيب
    
    // TODO: بناءً على الأمر، استدعِ إما boot() أو specs()

    return 0;
}