Примесь (программирование)
При́месь (англ. mix in) — элемент языка программирования (обычно класс или модуль), реализующий какое-либо чётко выделенное поведение. Используется для уточнения поведения других классов, не предназначен для порождения самостоятельно используемых объектов.
В объектно-ориентированных языках программирования является способом реализации классов, отличным от широко используемых принципов, пришедших из языка программирования Simula. Механизм впервые реализован в Flavors. Преимуществом примесей является то, что повышая повторную используемость текстов программ, этот метод избегает многих проблем множественного наследования. Однако при этом метод накладывает свои ограничения.
Реализация
В большинстве объектно-ориентированных языков, начиная с Simula, класс определяется атрибутами, методами, конструкторами и деструкторами как единое, тесно связанное целое. Определение класса обладает полнотой. Именно этот факт показался полезным Страуструпу и Эллис, которые на этом основании не стали реализовывать примеси в Си++ на уровне языка (Си++ разрабатывался как «совместимое расширение Си в сторону Симулы»).
В языке с использованием примесей класс определяется только с атрибутами и параметрами, связанными с классом. Методы определяются в другом месте, как в Flavors и CLOS, и являются обобщёнными функциями. Последние реализуются для различных типов посредством диспетчеризации.
Кроме Flavors и CLOS, примеси поддерживают следующие языки:
Пример
Использование примесей
Пример на языке Ruby. Класс реализует простую концепцию возраста. Значение возраста хранится во внутренней переменной «age», которая открыта для записи и чтения. Для получения возможности сравнения возрастов класс реализует один оператор «<=>», а все остальные (больше, меньше, равно и т. д.) реализуются с использованием этого метода во включаемом модуле «Comparable».
class Age
include Comparable
attr_accessor(:age)
def <=>(cmp)
@age <=> cmp.age
end
end
Пример демонстрирует создание объектов и использование «подмешанных» методов:
a, b = Age.new, Age.new
a.age = 10
b.age = 11
if a < b then puts "a меньше, чем b." end
Эмуляция
Примеси можно рассматривать как неполную реализацию множественного наследования, его частный вид. В языках, поддерживающих множественное наследование, примеси могут легко эмулироваться. Например, в C++ следующий шаблон может использоваться для добавления в класс оператора «!=» при наличии оператора «==»:
template <typename T> struct AddNoEq {
virtual bool operator==(const T &cmp) const = 0;
bool operator!=(const T &cmp) const {
return !static_cast<const T*>(this)->operator== (cmp);
}
};
Простой пример использования для класса комплексных чисел:
#include <iostream>
struct Complex : public AddNoEq<Complex> {
Complex(int re, int im): re_(re), im_(im) { }
virtual bool operator==(const Complex& cmp) const {
return cmp.re_ == this->re_ && cmp.im_ == this->im_;
}
// ...
private:
int re_, im_;
};
int main()
{
Complex a(1, 2), b(2, 3);
if (a != b)
std::cout << "Так и должно быть" << std::endl;
return 0;
}
Данный метод в более развёрнутом виде используется в библиотеке «Boost operators».
Замечание
Близкую к примесям функциональность предоставляют интерфейсы в языках вроде Java и C#, c тем отличием, что интерфейс только специфицирует поведение, но не предоставляет реализации (в Java с версии 1.8 в интерфейсе допускается частичная реализация, C# вводит понятие "реализация по умолчанию" начиная с версии 8.0). Механизм может быть полезен только для представления полиморфизма. Другие классы, предоставляющие реализацию интерфейса, полезны для вынесения общей функциональности в единое место.
Совместно используя методы-расширения и интерфейсы, возможно реализовать функциональность примесей в C#.
Ссылки
- Mix In (англ.) — описание данного метода программирования.