مراجعة الدوال الافتراضية (Virtual Functions)

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 58 من 104.

الآن بعد أن فهمنا الفرق بين تعدد الأشكال في وقت التجميع (compile-time) ووقت التشغيل (runtime)، دعونا نلقي نظرة أعمق على الدوال الافتراضية (virtual functions) والكلمة المفتاحية override التي تجعل استخدامها أكثر أماناً.

عندما تقوم بتمييز دالة كـ virtual في فئة أساسية، يمكن للفئات المشتقة تقديم تنفيذها الخاص. يخبر المحدد override المترجم صراحةً أنك تنوي تجاوز دالة افتراضية:

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        std::cout << "Some sound" << std::endl;
    }
    virtual ~Animal() = default;
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        std::cout << "Woof!" << std::endl;
    }
};

استخدام override أمر بالغ الأهمية لأنه يكتشف الأخطاء في وقت التجميع. إذا أخطأت في كتابة اسم الدالة أو استخدمت معاملات خاطئة، فسيقوم المترجم بتنبيهك بدلاً من إنشاء دالة جديدة بصمت:

class Cat : public Animal {
public:
    void speek() override {  // خطأ في المترجم: لا توجد دالة لإعادة تعريفها
        std::cout << "Meow!" << std::endl;
    }
};

يمنع المحدد final المزيد من التجاوز (overriding). استخدمه عندما يجب أن تكون الفئة المشتقة (derived class) هي الأخيرة التي تتجاوز دالة معينة:

class Bulldog : public Dog {
public:
    void speak() override final {
        std::cout << "Gruff woof!" << std::endl;
    }
};

class TinyBulldog : public Bulldog {
    void speak() override {}  // خطأ: لا يمكن تجاوز الدالة النهائية (final function)
};

استخدم دائمًا override عند تجاوز الدوال الافتراضية. فهو يوثق نيتك ويسمح للمترجم بالتحقق من أنك تقوم بالفعل بتجاوز دالة افتراضية موجودة.

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام إشعارات يوضح قوة الكلمات المفتاحية override و final مع الدوال الافتراضية (virtual functions). ستقوم بإنشاء تسلسل هرمي لمعالجات الإشعارات حيث يمكن تخصيص بعض الدوال بشكل أكبر، بينما يتم إغلاق دوال أخرى لمنع التعديل عليها.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر ثلاثة ملفات:

Notifier.h: قم بتعريف فئة أساسية Notifier تمثل أي مرسل إشعارات:
- عضو محمي (protected) باسم std::string recipient
- منشئ (constructor) يأخذ ويخزن اسم المستلم
- دالة افتراضية send(const std::string& message) تقوم بطباعة: Notifying <recipient>: <message>
- دالة افتراضية getType() تعيد السلسلة النصية "Generic"
- مدمر افتراضي (virtual destructor)
EmailNotifier.h: قم بتعريف فئة EmailNotifier ترث من Notifier:
- عضو خاص (private) باسم std::string domain
- منشئ يأخذ المستلم والنطاق (domain)، ويمرر المستلم إلى الفئة الأساسية
- قم بعمل override للدالة send() لطباعة: Emailing <recipient>@<domain>: <message>
- قم بعمل override للدالة getType() وضع علامة final عليها — يجب أن تعيد "Email"
ثم قم بتعريف فئة UrgentEmailNotifier ترث من EmailNotifier:
- منشئ يأخذ المستلم والنطاق، ويمررهما إلى EmailNotifier
- قم بعمل override للدالة send() لطباعة: [URGENT] Emailing <recipient>@<domain>: <message>
- ملاحظة: لا يمكنك عمل override للدالة getType() هنا لأنها تم تمييزها بـ final في EmailNotifier
main.cpp: اقرأ ثلاثة مدخلات (كل منها في سطر منفصل):
1. اسم المستلم
2. نطاق البريد الإلكتروني (Email domain)
3. نص الرسالة
قم بإنشاء ثلاثة كائنات إشعارات ديناميكيًا: Notifier أساسي، و EmailNotifier، و UrgentEmailNotifier — جميعها تستخدم نفس المستلم (والنطاق حيثما ينطبق). قم بتخزينها في مصفوفة من مؤشرات Notifier*.

قم بالمرور عبر المصفوفة ولكل إشعار، اطبع نوعه باستخدام getType()، ثم استدعِ send() مع رسالتك. قم بتنسيق كل إدخال كالتالي:
```
Type: <type>
<send output>
```
اطبع سطرًا فارغًا بين كل إشعار وآخر. قم بتنظيف الكائنات المخصصة ديناميكيًا عند الانتهاء.

على سبيل المثال، مع المدخلات Alice، و company.com، و Meeting at 3pm:

Type: Generic
Notifying Alice: Meeting at 3pm

Type: Email
Emailing Alice@company.com: Meeting at 3pm

Type: Email
[URGENT] Emailing Alice@company.com: Meeting at 3pm

لاحظ كيف يمكن لـ UrgentEmailNotifier تجاوز send() لتخصيص تنسيق الرسالة، لكنه يرث النوع "Email" من EmailNotifier لأن getType() تم تمييزها بـ final. استخدم الكلمة المفتاحية override في جميع الدوال التي يتم تجاوزها لاكتشاف أي عدم تطابق في توقيع الدالة (signature) وقت التجميع.

ورقة مرجعية

يخبر المحدد override المترجم بشكل صريح أنك تنوي تجاوز (override) دالة افتراضية من فئة أساسية:

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        std::cout << "Some sound" << std::endl;
    }
    virtual ~Animal() = default;
};

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() override {
        std::cout << "Woof!" << std::endl;
    }
};

استخدام override يكتشف الأخطاء في وقت التجميع (compile time). إذا أخطأت في كتابة اسم الدالة أو استخدمت معاملات خاطئة، فسيقوم المترجم بتنبيهك:

class Cat : public Animal {
public:
    void speek() override {  // خطأ في المترجم: لا توجد دالة لتجاوزها
        std::cout << "Meow!" << std::endl;
    }
};

يمنع المحدد final المزيد من التجاوز في الفئات المشتقة:

class Bulldog : public Dog {
public:
    void speak() override final {
        std::cout << "Gruff woof!" << std::endl;
    }
};

class TinyBulldog : public Bulldog {
    void speak() override {}  // خطأ: لا يمكن تجاوز دالة نهائية (final)
};

استخدم دائمًا override عند تجاوز الدوال الافتراضية لتوثيق نيتك وتمكين التحقق من قبل المترجم.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "Notifier.h"
#include "EmailNotifier.h"

using namespace std;

int main() {
    // قراءة المدخلات
    string recipient;
    string domain;
    string message;
    
    getline(cin, recipient);
    getline(cin, domain);
    getline(cin, message);
    
    // TODO: إنشاء مصفوفة من مؤشرات Notifier* تحتوي على 3 عناصر
    
    // TODO: إنشاء ديناميكي لـ:
    // - Notifier أساسي مع recipient
    // - EmailNotifier مع recipient و domain
    // - UrgentEmailNotifier مع recipient و domain
    
    // TODO: التكرار عبر المصفوفة ولكل notifier:
    // - طباعة "Type: " متبوعة بنتيجة getType()
    // - استدعاء send() مع message
    // - طباعة سطر فارغ بين الـ notifiers (ليس بعد الأخير)
    
    // TODO: تنظيف الكائنات المخصصة ديناميكيًا
    
    return 0;
}