Индексные указатели | Предметный указатель

Наследование - главное свойство объектно-ориентированного программирования. Оно позволяет многократно применять программы, разработанные для родительских объектов, к дочерним. Методы родительского класса имеют доступ только к тем полям, которые унаследованы от родительского класса, но не к полям дочернего класса.

Существует два вида наследования:

• простое наследование, когда дочерний объект наследует характеристики от одного родительского класса;
• множественное наследование, когда дочерний объект наследует характеристики более чем одного родительского класса.

Простое наследование. В случае простого наследования класс, который наследует атрибуты другого класса и добавляет собственные атрибуты. Наследование подразумевает, что объекты, принадлежащие к дочернему классу, имеют те же поля, что и объекты родительского класса, и как правило, дополнительные собственные поля. Именно поэтому методы родительского класса могут применяться к объектам дочернего класса. Методы дочернего класса однако не могут применяться к объектам родительского класса.

Функция конструктора для класса, который наследует поведение другого класса, имеет две специальных характеристики:

• она обычно вызывает функцию конструктора родительского класса, чтобы создать “наследованные” поля;
• вызов функции такого класса несколько отличается от стандартного, поскольку учитывает как новый, так и родительский класс.

Примеры простого наследования представлены объектами ППП Control System Toolbox, используемыми для решения задач анализа линейных стационарных систем (Linear, Time-Invariant systems - LTI). Родительский класс так и называется lti. Имеются три дочерних класса, или подкласса, которые соответствуют трем различным представлениям LTI-систем:.

• tf-- Передаточная функция (Transfer function)
• zpk-- Нули-полюса-коэффициент передачи (Zero, pole, gain)
• ss-- Пространство состояний (State space)

Объект lti включает информацию, которая не зависит от частного вида системы (непрерывная или дискретная), а также от имен входов и выходов. Дочерние объекты зависят от модели представления. Объект класса tf характеризуется векторами коэффициентов числителя и знаменателя рациональной передаточной функции. Объект класса zpk характеризуется векторами, содержащими нули, полюса и коэффициент передачи системы. Объект класса ss определяется четверкой матриц, дающих описание динамической системы в пространстве состояний.

Оператор создания объекта в классе lti

               L = lti(1, 1)

создает скелет LTI-объекта с нулевым тактом дискретности и пустыми именами входов и выходов.

Оператор вида

              T = tf(1,[1 0 -2 -5])

создает объект в классе tf, который представляет собой непрерывную передаточную функцию

           Transfer function:

                          1
                  -------------
                  s^3 - 2 s - 5

Более полно объект T характеризуется четырьмя полями:

• T.num -- Поле вектора числителя, 1
• T.den -- Поле вектора знаменателя, [1 0 -2 -5]
• T.variable -- Поле переменной 's'
• T.lti -- Поле, наследованное от lti-класса

Для объекта tf поле lti наследовано от его родителя LTI-объекта. В данном случае оно совпадает со скелетом L.

Если для ППП Control System Toolbox переопределить функции set и get, то их можно использовать для анализа свойств объекта.

Пример:

         get(T)
                num = {[0 0 0 1]}
                den = {[1 0 -2 -5]}
                Variable = 's'
                Ts = 0
                Td = 0
               InputName = {''}
                OutputName = {''}
                Notes = {}
                UserData = []

Диаграмма на рис. 8.3 иллюстрирует соотношения наследования

Рис. 8.3.

Функции S = ss(T) и Z = zpk(T) преобразовывают представление в виде передаточной функции в другие представления, сохраняя общее поле Iti-объекта для всех трех представлений:

                        S=ss(T)

Continuous-time system.

           get(S)
               a = [3x3 double]
               b = [3x1 double]
               c = [0 0 0.5]
               d = 0
               e = [ ]
               StateName = {3x1 cell}
               Ts = 0
               Td = 0
               InputName = {''}
               OutputName = {''}
               Notes = {}
               UserData = [ ]
            Z = zpk(T)
            Zero/pole/gain:
                                  1
            --------------------------------
            (s-2.095) (s^2 + 2.095s + 2.387)
           get(Z)
                z = {[0x1 double]}
                p = {1x1 cell}
                k = 1
                Variable = 's'
                Ts = 0
                Td = 0
                InputName = {''}
                OutputName = {''}
                Notes = {}
                UserData = [ ]

Механизм наследования реализуется в функциях конструктора дочернего класса. Например, конструктор класса tf включает оператор

          L = lti(Ny, Nu, Ts)

для создания lti-объекта с соответствующими параметрами. Тогда tf-объект можно создать, используя встроенный оператор class

          sys = class(sys, 'tf', L)

Такое использование оператора class с тремя аргументами позволяет присвоить объекту соответствующую метку класса и указать, что наследуется от родительского объекта.

Наследование может порождать более одного поколения, то есть дочерний объект может содержать поля как родительских объектов, так и объектов более старших поколений. В этом случае родительский объект может вызывать прародительские методы, а дочерний - как родительские, так и прародительские .

Множественное наследование. В случае множественного наследования класс наследует атрибуты от более, чем одного родительского класса. Дочерний объект наследует поля, как поля родительских классов, так и поля собственной структуры.

Множественное наследование может объединять более одного поколения. Например, каждый из родительских объектов может наследовать поля от множественных прародительских объектов. Множественное наследование реализовано в конструкторах путем вызова функции class с более, чем тремя аргументами:

            obj = class(structure, 'class_name', parent1, parent2,...)

Можно объединять любое количество аргументов родительского класса в соответствии со списком входных аргументов.

Схема на рис. 8.4 показывает, как гипотетический объект класса eco мог бы наследовать поля от двух родительских классов weather и plant.

Множественные родительские классы могут присоединять методы с одинаковыми названиями. В этом случае MATLAB использует метод, связанный с родителем, который появляется первым при обращении к функции класса в конструкторе.

Агрегирование объектов. В дополнение к наследованию система MATLAB поддерживает соединение частей в целое, или агрегирование. То есть один объект может включать другой объект в качестве одного из полей структуры. Объект класса rational может использовать два объекта из класса polynom, например, для задания числителя и знаменателя передаточной функции. Поскольку доступ к полям структуры возможен только изнутри метода, то вызов метода для включенного объекта возможен только изнутри метода для внешнего объекта.

Рис. 8.4.

Индексные указатели | Предметный указатель