C++ クラス設計における継承とポリモーフィズムの間のトレードオフにどのように対処するか?

継承とポリモーフィズムはどちらもコードの再利用を可能にしますが、トレードオフには違いがあります: 継承: 利点: コードの再利用を促進し、「is-a」関係を実装します 欠点: 密結合、脆弱な基底クラスの問題 ポリモーフィズム: 利点: 促進 疎結合の改善コードの柔軟性 欠点: オーバーヘッド、複雑さ。実際のシナリオでは、継承を使用して、基本クラスと派生クラスの間の「is-a」関係を確立し、インターフェイス内でさまざまなタイプのオブジェクトを実装できます。統一されたメソッド呼び出し。

C++ クラス設計: 継承とポリモーフィズムのトレードオフ

C++ クラス設計では、継承とポリモーフィズムが 2 つの基本概念です。どちらもコードを再利用できますが、異なるトレードオフがあります。

継承

継承を使用すると、あるクラス (派生クラス) が別のクラス (基本クラス) からプロパティと動作を継承できます。

• 利点:

  • コードの再利用を促進する
  • "is-a" 関係を実装する

• 欠点:

  • 密結合: 派生クラスはベースに依存するクラス
  • 基本クラスの脆弱な問題: 基本クラスの変更は派生クラスに影響を与える可能性があります

ポリモーフィズム

ポリモーフィズムにより、オブジェクトは型に関係なく、さまざまなメソッド呼び出しに均一な方法で応答できます。

• 長所:

  • 疎結合を促進します: オブジェクトは具象型ではなくインターフェースを介して通信します
  • コードの柔軟性が向上します: オブジェクトを簡単に追加および変更できます
• 短所:オーバーヘッド:仮想関数ポインタの作成と維持には、追加のメモリとパフォーマンスのオーバーヘッドが必要です

  複雑さ: ポリモーフィズムの実装には、慎重なインターフェイス設計が必要です

  • 実際のケース
さまざまな形状 (三角形、正方形、三角形など) を管理するインターフェイスを設計する必要があるとします。丸）。

継承を使用すると、シェイプの共通のプロパティとメソッドを含む基本クラス Shape を作成できます。その後、Triangle、Square、Circle などの派生クラスを作成できます。これらは Shape から継承し、それ自体固有の実装を行います。行動。

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0;  // 纯虚函数，必须在派生类中实现
};

class Triangle : public Shape {
public:
    double area() const override { return 0.5 * base * height; }
    double base, height;
};

class Square : public Shape {
public:
    double area() const override { return side * side; }
    double side;
};

class Circle : public Shape {
public:
    double area() const override { return PI * radius * radius; }
    double radius;
};

ポリモーフィズムを使用すると、シェイプの汎用メソッドを含む Shape インターフェイスを作成できます。次に、インターフェイスを実装する Triangle、Square、および Circle クラスを作成できます。

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0;
};

class Triangle : public Shape {
public:
    double area() const override { return 0.5 * base * height; }
    double base, height;
};

class Square : public Shape {
public:
    double area() const override { return side * side; }
    double side;
};

class Circle : public Shape {
public:
    double area() const override { return PI * radius * radius; }
    double radius;
};

int main() {
    vector<Shape*> shapes;
    shapes.push_back(new Triangle());
    shapes.push_back(new Square());
    shapes.push_back(new Circle());

    for (Shape* shape : shapes) {
        cout << "Area: " << shape->area() << endl;
    }

    return 0;
}

トレードオフの考慮事項

Shape，其中包含形状的通用属性和方法。然后，您可以创建 Triangle、Square 和 Circle 等派生类，这些类继承自 Shape 并实现自己的特定行为。

rrreee

使用多态性，您可以创建一个 Shape 接口，其中包含形状的通用方法。然后，您可以创建实现该接口的 Triangle、Square 和 Circle

継承とポリモーフィズムを選択するときは、次の点を考慮する必要があります:

関係の種類:

サブクラスに「is-a」関係がある場合 (つまり、三角形は形状である) ) の場合は、継承の方が良い選択になる可能性があります。

• 結合: 疎結合を維持する必要がある場合は、ポリモーフィズムの方が良い選択です。
• 柔軟性: ポリモーフィズムは、オブジェクトを頻繁に変更する必要がある場合に優れた柔軟性を提供します。
• トレードオフを行うためのベスト プラクティスは、合成を使用して継承とポリモーフィズムを利用することです。たとえば、継承を使用してシェイプの基本クラスに共通の関係を確立し、ポリモーフィズムを使用して特定の動作を実装できます。

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