UJEP materiály

Dědičnost (inheritance)

Mechanismus v OOP jazycích

zavedeno v Simule 68
podpora ve většině OOP jazyků
mechanismus se může mírně lišit v různých OOP.
využití se podstatně liší mezi různými OOP jazyky (a jak OOP návrh)
kritika nadužívání (nepříjemné efekty)

Co je společné pro dědičnost: týká se tříd (nikoliv objektů), je to vztah mezi třídami

dědění (převzetí něčeho z bázové třídy)

1.1 dědění metod

bázová třída -> odvození -> odvozená třída odvozená třída dědí všechny metody bázové třídy (lze je použít nejen pro instance bazové, ale i odvozené)

class X(list):
    pass

x = X()
len(x) # dědí __len__
x.append(2) # dědí append

1.2.  dědění datových členů
    musí být děděny i datové členy (je nutné pro funkci zdědděných metod)
    !!! tento mechanismus je v Pythonu složitější

class A:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def print(self):
        print(self.data)

class B(A):
    pass

v zásadě funguje jen pokud nevyžadujeme nový konstruktor

přidání a předefinování 2.1 přidání metod

lze přidat další metody

2.2 přidání nových datových členů (objekt se rozšíří o datové členy)

2.3 je nutné vytvořit nový konstruktor (je nutné inicializovat nové datové členy nelze použít původní konstruktor (zastínění resp. náhrada)

class A:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def print(self):
        print(self.data)

class B(A):
    def __init__(self, data, description):  # zastíní původní
        # je nutné volat konstruktor předka (aby inicializoval zdědené)
        super().__init__(data)
        self.description = description
        
    def get_description(self):  # přidaná metoda
        return self.description

    def print(self):
        print(f"{self.data} {self.description}")
    # byla zděděna metoda print

2.4 je možno předefinovat metody (override)
    původní metodu nahradíme jinou (musí mít stejné jméno)

zajištění polymorfismu

polymorfismus: schopnost vytvořit kód, který umožňuje využívat objekty různých tříd

x::Mecislo x + 1 1 + x

a je int,double,str, všechny, které definují add OR b je int,double,str všechny, které poddporuji radd

duck polymorfismus: v Pythonu nejsou důležité třídy, ale poskytované metody

x.f()

duck: musí podporovat tu metodu musí plnit kontrakt (chování metody) kontrakt: precondition (co musí splňovat parametry) postcondition (návratová hodnota, nový stav) invariant (co metoda nezmění) jaké výjimky vzniknou

dědičnost a polymorfismus

objekty bázové třídy lze považovat za objekty odvozené třídy
(substituční princip)

formální aspekt:

a = A(5)
isinstance(a, A) # určitě True
b = B(8, "popisek")
isinstance(b, A) # instance odvozené je zároveň i instancí bázové třída

ale prekticky je dulěžitější reálná zastupitelnost:

jestliže použujeme objekty odvozené na místě, kde jsou očekávány objekty bázové, tak nesmíme poznat rozdíl (splňují celý kontrakt)

v Pythonu dědičnost dodá jen formální aspekt (typová kontrola) nepřidá kontrolu kontraktu

A je odvozeno z B tak platí A je podtyp B resp. B je nadtyp A bázová třída = nadtřída odvozená třída = podtřída

Použítí mechanismu dědičnosti v Pythonu

odvození z abstraktní bázové třídy class MyContainer(collections.abc.Container): …

důvod je polymorfismus: využit je mechanismus předefinování/přidaní metod nepovinné! (duck polymorfismus)
mixiny v Pythonu lze dědit z vice tříd najednou (vícenásobná dědičnost)

dědíte ze dvou: základní třída (běžná třída s nějakým rozhraním, má datové členy) třída příměs: která dodává dodatečnou funkčnost (má jen jednu jedinou metodu)

Dědičnost jako implementace specializace/generalizace

objekty specializované třídy: mají nějakou funkčnost navíc specializované chování metod (musí splňovat kontrakt obecné třídy, ale mohou něco přidávat)

obecná třída
specializovaná třída (objekty specializované třídy jsou vlastní podmnožinou obecné třídy)

Princip substituce (Liskov Substitution Principle)

musí být vztah podtypu a nadtypu

dědičnost: je jeden z prostředků (možná nejlepší) pro implementaci specializace

bázová třída : odvozená třída obecná třída : specializovaná třída nadtřída (nadtyp) : podtřída (podtyp)

racionální čísla : celá čísla

Jsou celá čísla speciálním případem racionálních čísel? (ano, celá čísla jsou podmnožinou racionálních čísel)
Platí substituční princip? (může vždy celé číslo stát za racionální? ano)

class Rational: …

class Integer(Rational): …

existují specifické metody pouze pro Integer (ano, např. is_prime, modulo) bude potřeba něco (např. metody, číselné operace) předefinovat (ne) bude potřeba něco (např. atributy) přidat (ne, ale naopak v Integer je jeden navíc - jmenovatel je vždy 1) dědičnost v takovéto podobě není vhodná

Třída Syn dědí ze třídy Otec - je to správně? (není to správně) muselo by platit: syni jsou podmnozinou otců muselo by platit: každý syn je zároveň otcem muselo by platit: kde očekáváte otce, lze použít syna

Třída CerveneAuto dědí ze třídy Auto - je to správně? (není to správně) neplatí vztah specializace/generalizace není potřeba přidat nějaké metody není potřeba modifikovat metody nejsou potřeba nové atributy

Třída Pes dědí ze třídy Savec - je to správně? (není to správně) Třída Pes dědí ze třídy Zivocich - je to správně? (ano) Třída Hlodavec dědí ze třídy Zivocich a třída Kralik dědí ze třídy Hlodace - je to správně? (ano)

Třída Zakaznik dědí ze třídy Zamestnanec - je to správně (není to správně) zákazník nemá mzdu, pracovní dobu, …

Třída Zamestnanec i Zakaznik dedi ze třídy Osoba - je to správně (ne tak úplně) Osoba - identifikátor, datum narození, pohlaví, adresa nepotřebujeme znát o každém zákazníkovi všechny tyto informace