Mehrfachvererbung

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der C++-Journey von Coddy — Lektion 53 von 104.

C++ ermöglicht es einer Klasse, gleichzeitig von mehreren Basisklassen zu erben. Dies wird als Mehrfachvererbung bezeichnet und ermöglicht es Ihnen, Funktionen aus verschiedenen Klassenhierarchien zu kombinieren.

Um von mehreren Klassen zu erben, trennen Sie diese durch Kommas:

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();
    }
};

Die Klasse MultiFunctionDevice hat nun Zugriff auf Methoden sowohl von Printer als auch von Scanner:

MultiFunctionDevice mfd;
mfd.print();  // Von Printer
mfd.scan();   // Von Scanner
mfd.copy();   // Eigene Methode

Konstruktoren werden in der Reihenfolge aufgerufen, in der die Basisklassen in der Vererbungsdeklaration aufgeführt sind (von links nach rechts), und Destruktoren in umgekehrter Reihenfolge. Sie können jedem Basiskonstruktor in der Initialisierungsliste Argumente übergeben:

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

Ein potenzielles Problem tritt auf, wenn beide Basisklassen ein Element mit demselben Namen haben. Dies führt zu Mehrdeutigkeit, und Sie müssen den Bereichsauflösungsoperator verwenden, um anzugeben, welches Element Sie meinen:

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

C obj;
obj.A::show();  // Rufe die Version von A auf
obj.B::show();  // Rufe die Version von B auf

Mehrfachvererbung ist leistungsstark, kann aber zu komplexen Situationen führen, insbesondere wenn Basisklassen einen gemeinsamen Vorfahren haben. Wir werden diese Herausforderung in der nächsten Lektion untersuchen.

Aufgabe

Einfach

Lassen Sie uns ein Smart-Home-Gerätesystem bauen, das Funktionen aus mehreren Basisklassen mithilfe von Mehrfachvererbung kombiniert. Sie werden Geräte erstellen, die sich sowohl mit dem WLAN verbinden als auch per Sprache gesteuert werden können, und diese Funktionen dann in einem einheitlichen Smart Speaker kombinieren.

Sie werden Ihren Code über drei Dateien organisieren:

WiFiDevice.h: Definieren Sie eine Klasse WiFiDevice, die jedes Gerät repräsentiert, das in der Lage ist, sich mit einem Netzwerk zu verbinden:
- Ein geschütztes (protected) std::string networkName Mitglied
- Ein Konstruktor, der einen Netzwerknamen entgegennimmt und speichert
- Eine öffentliche connect() Methode, die Folgendes ausgibt: Connecting to WiFi: <networkName>
- Eine öffentliche status() Methode, die Folgendes ausgibt: WiFi Status: Connected
VoiceControl.h: Definieren Sie eine Klasse VoiceControl, die jedes Gerät mit Sprachfunktionen repräsentiert:
- Ein geschütztes (protected) std::string assistantName Mitglied
- Ein Konstruktor, der einen Namen für den Assistenten entgegennimmt und speichert
- Eine öffentliche listen() Methode, die Folgendes ausgibt: <assistantName> is listening...
- Eine öffentliche status() Methode, die Folgendes ausgibt: Voice Status: Active
main.cpp: Lesen Sie drei Eingaben ein (jede in einer separaten Zeile):
1. Gerätename (String)
2. WLAN-Netzwerkname (String)
3. Name des Sprachassistenten (String)
Definieren Sie eine Klasse SmartSpeaker, die öffentlich von sowohl WiFiDevice als auch VoiceControl erbt:
- Ein privates std::string deviceName Mitglied
- Ein Konstruktor, der alle drei Parameter entgegennimmt, den Netzwerknamen an WiFiDevice und den Namen des Assistenten an VoiceControl über die Initialisierungsliste übergibt und den Gerätenamen speichert
- Eine powerOn() Methode, die Folgendes ausgibt: <deviceName> powering on..., und dann connect() und listen() aufruft
- Eine showAllStatus() Methode, die den Gerätenamen ausgibt und dann den Bereichsauflösungsoperator (scope resolution operator) verwendet, um beide status() Methoden aufzurufen, um die Mehrdeutigkeit aufzulösen
Erstellen Sie ein SmartSpeaker Objekt mit den Eingabewerten. Rufen Sie powerOn() auf, geben Sie eine Leerzeile aus und rufen Sie dann showAllStatus() auf.

Zum Beispiel mit den Eingaben Echo, HomeNetwork und Alexa:

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

Echo Status:
WiFi Status: Connected
Voice Status: Active

Die Methode showAllStatus() sollte den Gerätenamen gefolgt von " Status:" in einer Zeile ausgeben und dann die status() Methode jeder Basisklasse mit WiFiDevice::status() und VoiceControl::status() aufrufen, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden, da beide Basisklassen eine Methode mit demselben Namen haben.

Spickzettel

C++ unterstützt Mehrfachvererbung, was es einer Klasse ermöglicht, gleichzeitig von mehreren Basisklassen zu erben:

class DerivedClass : public BaseClass1, public BaseClass2 {
    // Class body
};

Die abgeleitete Klasse hat Zugriff auf die Member aller Basisklassen:

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();   // From Scanner
        print();  // From Printer
    }
};

Die Konstruktoren der Basisklassen werden in der Reihenfolge aufgerufen, in der sie in der Vererbungsliste erscheinen (von links nach rechts). Verwenden Sie die Initialisierungsliste, um Argumente an jeden Basiskonstruktor zu übergeben:

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

Wenn mehrere Basisklassen Member mit demselben Namen haben, verwenden Sie den Bereichsauflösungs-Operator (scope resolution operator), um Mehrdeutigkeiten aufzulösen:

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

C obj;
obj.A::show();  // Call A's version
obj.B::show();  // Call B's version

Probier es selbst

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

using namespace std;

// TODO: Definiere die Klasse SmartSpeaker, die öffentlich von WiFiDevice und VoiceControl erbt
// - Privates Mitglied: deviceName (string)
// - Konstruktor: nimmt deviceName, networkName, assistantName entgegen
//   Verwende die Initialisierungsliste, um networkName an WiFiDevice und assistantName an VoiceControl zu übergeben
// - powerOn() Methode: gibt "<deviceName> powering on..." aus, ruft dann connect() und listen() auf
// - showAllStatus() Methode: gibt "<deviceName> Status:" aus, ruft dann beide status() Methoden auf
//   unter Verwendung der Bereichsauflösung (WiFiDevice::status() und VoiceControl::status())

class SmartSpeaker {
    // TODO: Implementiere die Klasse SmartSpeaker hier
};

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

    // TODO: Erstelle ein SmartSpeaker Objekt mit den Eingabewerten
    // TODO: Rufe powerOn() auf
    // TODO: Gib eine Leerzeile aus
    // TODO: Rufe showAllStatus() auf

    return 0;
}