الوراثة المتعددة

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 53 من 104.

تسمح C++ لـ class بالوراثة من multiple base classes في وقت واحد. يسمى هذا multiple inheritance ويتيح لك دمج الميزات من تسلسلات هرمية مختلفة للـ class.

للوراثة من فئات متعددة، افصل بينها بفواصل:

class Printer {
public:
    void print() {
        std::cout << "Printing document" << std::endl;
    }
};

class Scanner {
public:
    void scan() {
        std::cout << "Scanning document" << std::endl;
    }
};

class MultiFunctionDevice : public Printer, public Scanner {
public:
    void copy() {
        scan();
        print();
    }
};

أصبح لدى فئة MultiFunctionDevice الآن إمكانية الوصول إلى الدوال (methods) من كل من Printer و Scanner:

MultiFunctionDevice mfd;
mfd.print();  // من Printer
mfd.scan();   // من Scanner
mfd.copy();   // دالتها الخاصة

تُستدعى المشيدات بالترتيب الذي سُردت به الفئات الأساسية في إعلان الوراثة (من اليسار إلى اليمين)، والمهدمات بالترتيب العكسي. يمكنك تمرير الوسائط إلى كل مشيد أساسي في قائمة التهيئة:

class MultiFunctionDevice : public Printer, public Scanner {
public:
    MultiFunctionDevice() : Printer(), Scanner() {}
};

تنشأ مشكلة محتملة عندما تمتلك كلتا الفئتين الأساسيتين عضواً بنفس الاسم. يؤدي هذا إلى حدوث غموض، ويجب عليك استخدام عامل دقة النطاق (scope resolution operator) لتحديد العضو الذي تقصده:

class A { public: void show() {} };
class B { public: void show() {} };
class C : public A, public B {};

C obj;
obj.A::show();  // استدعاء نسخة A
obj.B::show();  // استدعاء نسخة B

الوراثة المتعددة قوية ولكن يمكن أن تؤدي إلى مواقف معقدة، خاصة عندما تشترك الفئات الأساسية (base classes) في سلف مشترك. سنستكشف هذا التحدي في الدرس القادم.

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام أجهزة منزل ذكي يجمع بين القدرات من فئات أساسية متعددة باستخدام الوراثة المتعددة. ستقوم بإنشاء أجهزة يمكنها الاتصال بشبكة WiFi والتحكم فيها عن طريق الصوت، ثم دمج هذه الميزات في مكبر صوت ذكي موحد.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر ثلاثة ملفات:

WiFiDevice.h: قم بتعريف فئة WiFiDevice التي تمثل أي جهاز قادر على الاتصال بشبكة:
- عضو محمي (protected) باسم std::string networkName
- منشئ (constructor) يأخذ اسم الشبكة ويقوم بتخزينه
- دالة عامة (public) باسم connect() تطبع: Connecting to WiFi: <networkName>
- دالة عامة (public) باسم status() تطبع: WiFi Status: Connected
VoiceControl.h: قم بتعريف فئة VoiceControl التي تمثل أي جهاز مزود بقدرات صوتية:
- عضو محمي (protected) باسم std::string assistantName
- منشئ (constructor) يأخذ اسم المساعد ويقوم بتخزينه
- دالة عامة (public) باسم listen() تطبع: <assistantName> is listening...
- دالة عامة (public) باسم status() تطبع: Voice Status: Active
main.cpp: اقرأ ثلاثة مدخلات (كل منها في سطر منفصل):
1. اسم الجهاز (string)
2. اسم شبكة WiFi (string)
3. اسم المساعد الصوتي (string)
قم بتعريف فئة SmartSpeaker التي ترث علنًا (publicly) من كل من WiFiDevice و VoiceControl:
- عضو خاص (private) باسم std::string deviceName
- منشئ (constructor) يأخذ جميع المعاملات الثلاثة، ويمرر اسم الشبكة إلى WiFiDevice واسم المساعد إلى VoiceControl باستخدام قائمة التهيئة (initialization list)، ويخزن اسم الجهاز
- دالة powerOn() تطبع: <deviceName> powering on...، ثم تستدعي connect() و listen()
- دالة showAllStatus() تطبع اسم الجهاز، ثم تستخدم عامل دقة النطاق (scope resolution operator) لاستدعاء كلتا دالتي status() لحل مشكلة الغموض
قم بإنشاء كائن SmartSpeaker بالقيم المدخلة. استدعِ powerOn()، واطبع سطرًا فارغًا، ثم استدعِ showAllStatus().

على سبيل المثال، مع المدخلات Echo و HomeNetwork و Alexa:

Echo powering on...
Connecting to WiFi: HomeNetwork
Alexa is listening...

Echo Status:
WiFi Status: Connected
Voice Status: Active

يجب أن تطبع دالة showAllStatus() اسم الجهاز متبوعًا بـ " Status:" في سطر واحد، ثم تستدعي دالة status() لكل فئة أساسية باستخدام WiFiDevice::status() و VoiceControl::status() لتجنب الغموض لأن كلتا الفئتين الأساسيتين لديهما دالة بنفس الاسم.

ورقة مرجعية

تدعم لغة C++ الوراثة المتعددة، مما يسمح للفئة بالوراثة من عدة فئات أساسية في وقت واحد:

class DerivedClass : public BaseClass1, public BaseClass2 {
    // جسم الفئة
};

تمتلك الفئة المشتقة إمكانية الوصول إلى الأعضاء من جميع الفئات الأساسية:

class Printer {
public:
    void print() {
        std::cout << "Printing document" << std::endl;
    }
};

class Scanner {
public:
    void scan() {
        std::cout << "Scanning document" << std::endl;
    }
};

class MultiFunctionDevice : public Printer, public Scanner {
public:
    void copy() {
        scan();   // من Scanner
        print();  // من Printer
    }
};

يتم استدعاء منشئات الفئات الأساسية بالترتيب الذي تظهر به في قائمة الوراثة (من اليسار إلى اليمين). استخدم قائمة التهيئة لتمرير الوسائط إلى كل منشئ أساسي:

class MultiFunctionDevice : public Printer, public Scanner {
public:
    MultiFunctionDevice() : Printer(), Scanner() {}
};

عندما تحتوي عدة فئات أساسية على أعضاء بنفس الاسم، استخدم عامل دقة النطاق لحل الغموض:

class A { public: void show() {} };
class B { public: void show() {} };
class C : public A, public B {};

C obj;
obj.A::show();  // استدعاء نسخة A
obj.B::show();  // استدعاء نسخة B

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "WiFiDevice.h"
#include "VoiceControl.h"

using namespace std;

// TODO: قم بتعريف فئة SmartSpeaker التي ترث بشكل عام من كل من WiFiDevice و VoiceControl
// - عضو خاص: deviceName (string)
// - المنشئ (Constructor): يأخذ deviceName، و networkName، و assistantName
//   استخدم قائمة التهيئة (initialization list) لتمرير networkName إلى WiFiDevice و assistantName إلى VoiceControl
// - دالة powerOn(): تطبع "<deviceName> powering on..."، ثم تستدعي connect() و listen()
// - دالة showAllStatus(): تطبع "<deviceName> Status:"، ثم تستدعي كلتا دالتي status()
//   باستخدام عامل دقة النطاق (scope resolution) (WiFiDevice::status() و VoiceControl::status())

class SmartSpeaker {
    // TODO: قم بتنفيذ فئة SmartSpeaker هنا
};

int main() {
    string deviceName, networkName, assistantName;
    getline(cin, deviceName);
    getline(cin, networkName);
    getline(cin, assistantName);

    // TODO: قم بإنشاء كائن SmartSpeaker بالقيم المدخلة
    // TODO: استدعِ powerOn()
    // TODO: اطبع سطرًا فارغًا
    // TODO: استدعِ showAllStatus()

    return 0;
}