مراجعة الدوال الافتراضية (Virtual Functions)

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 58 من 104.

الآن بعد أن فهمنا الفرق بين تعدد الأشكال في وقت الترجمة وتعدد الأشكال في وقت التشغيل، دعونا نلقِ نظرة أعمق على الدوال الافتراضية والكلمة المفتاحية override التي تجعل استخدامها أكثر أمانًا.

عندما تضع علامة virtual على function في الفئة base، يمكن للفئات المشتقة توفير تنفيذها الخاص. يوضّح محدِّد override صراحةً للمترجم أنك تنوي تجاوز function 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;
    }
};

يُعد استخدام override أمرًا بالغ الأهمية لأنه يكتشف الأخطاء أثناء الترجمة. إذا أخطأتَ عن طريق الخطأ في كتابة اسم function أو استخدمتَ معاملات غير صحيحة، فسيُنبّهك Compiler بدلًا من إنشاء function جديدة بصمت:

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

يمنع المحدِّد final أي إعادة تعريف لاحقة. استخدمه عندما ينبغي أن تكون الفئة المشتقة هي الفئة الأخيرة التي تعيد تعريف 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 final
};

استخدم دائمًا override عند تجاوز الدوال الافتراضية. فهو يوثّق نيتك ويسمح لـ Compiler بالتحقق من أنك تتجاوز فعلًا دالة افتراضية موجودة.

التحدي

سهل

لنبنِ نظام إشعارات يوضّح قوة الكلمتين المفتاحيتين override وfinal مع الدوال الافتراضية. ستنشئ تسلسلاً هرميًا لمعالجات الإشعارات، حيث يمكن تخصيص بعض الأساليب بشكل إضافي، بينما تكون أساليب أخرى مقفلة لمنع تعديلها.

ستنظّم التعليمات البرمجية عبر ثلاثة ملفات:

Notifier.h: عرّف فئة Notifier أساسية تمثّل أي مُرسِل للإشعارات:
- عضو std::string recipient محمي
- باني يستقبل اسم المستلِم ويخزّنه
- أسلوب افتراضي send(const std::string& message) يطبع: Notifying <recipient>: <message>
- أسلوب افتراضي getType() يعيد السلسلة النصية "Generic"
- هدّام افتراضي
EmailNotifier.h: عرّف فئة EmailNotifier ترث من Notifier:
- عضو std::string domain خاص
- باني يستقبل المستلِم والنطاق، ويمرّر المستلِم إلى الفئة الأساسية
- تجاوز send() لطباعة: Emailing <recipient>@<domain>: <message>
- تجاوز getType() ووضع علامة final عليه. يجب أن يعيد "Email"
ثم عرّف فئة UrgentEmailNotifier ترث من EmailNotifier:
- باني يستقبل المستلِم والنطاق، ويمرّر كليهما إلى EmailNotifier
- تجاوز send() لطباعة: [URGENT] Emailing <recipient>@<domain>: <message>
- ملاحظة: لا يمكنك تجاوز getType() هنا لأنه وُسِم بـ final في EmailNotifier
main.cpp: اقرأ ثلاث مدخلات (كل واحدة في سطر منفصل):
1. اسم المستلِم
2. نطاق البريد الإلكتروني
3. نص الرسالة
أنشئ ثلاثة كائنات إشعارات بشكل ديناميكي: كائن Notifier أساسي، وكائن EmailNotifier، وكائن UrgentEmailNotifier؛ باستخدام المستلِم نفسه (والنطاق حيثما ينطبق). خزّنها في مصفوفة من مؤشرات Notifier*.

كرّر عبر المصفوفة، ولكل مُرسِل إشعار اطبع نوعه باستخدام getType()، ثم استدعِ send() باستخدام رسالتك. نسّق كل إدخال كما يلي:
```
Type: <type>
<send output>
```
اطبع سطرًا فارغًا بين كل مُرسِل إشعار. ونظّف الكائنات التي خصّصتها ديناميكيًا عند الانتهاء.

على سبيل المثال، باستخدام المدخلات Alice وcompany.com وMeeting 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() وُسِم بـ final. استخدم الكلمة المفتاحية override في جميع الأساليب التي تم تجاوزها لاكتشاف أي عدم تطابق في التوقيع أثناء الترجمة.

جرّب بنفسك

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

using namespace std;

int main() {
    // اقرأ المدخلات
    string recipient;
    string domain;
    string message;
    
    getline(cin, recipient);
    getline(cin, domain);
    getline(cin, message);
    
    // TODO: أنشئ مصفوفة من مؤشرات Notifier* بـ 3 عناصر
    
    // TODO: أنشئ ديناميكيًا:
    // - Notifier أساسي مع الـ recipient
    // - EmailNotifier مع الـ recipient والـ domain
    // - UrgentEmailNotifier مع الـ recipient والـ domain
    
    // TODO: مرّ على المصفوفة ولكل notifier:
    // - اطبع "Type: " متبوعًا بنتيجة getType()
    // - استدعِ send() مع الـ message
    // - اطبع سطرًا فارغًا بين الـ notifiers (وليس بعد الأخير)
    
    // TODO: نظّف الكائنات المخصصة ديناميكيًا
    
    return 0;
}