Когда правила типов становятся несносными

Цель правил типов, введенных вместе с наследованием, в достижении статически проверяемого динамического поведения, так чтобы система, прошедшая проверку при компиляции, не выполняла неадекватных операций над объектами во время выполнения.

Вот два основных правила, представленных в первой лекции о наследовании (Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.).

[x]. Правило Вызова Компонентов: запись x.f осмысленна лишь тогда, когда базовый класс x содержит и экспортирует компонент f.

[x]. Правило Совместимости Типов: при передаче a как аргумента или при присваивании его некой сущности необходимо, чтобы тип a был совместим с ожидаемым, то есть основан на классе, порожденным от класса сущности.

Правило Вызова Компонентов не является причиной каких-либо проблем - это фундаментальное условие всякой работы с объектами. Естественно, что обращаясь к компоненту объекта, нужно проверить, действительно ли данный класс предлагает и экспортирует данный компонент.

Правило Совместимости Типов требует больше внимания. Оно предполагает наличие у нас всей информации о типах объектов, с которыми мы работаем. Как правило, это так, - создав объекты, мы знаем, чем они являются, но иногда информация может частично отсутствовать. Вот два таких случая.

[x]. В полиморфной структуре данных мы располагаем лишь информацией, общей для всех объектов структуры; однако нам может понадобиться и специфическая информация, применимая только к отдельному объекту.

[x]. Если объект приходит из внешнего мира - файл или по сети - мы обычно не можем доверять тому, что он принадлежит определенному типу.

Давайте займемся исследованием примеров этих двух случаев. Рассмотрим для начала полиморфную структуру данных, такую как список геометрических фигур:

figlist: LIST [FIGURE]

В предыдущих лекциях рассматривалась иерархия наследования фигур. Пусть нам необходимо найти самую длинную диагональ среди всех прямоугольников списка (и вернуть -1, если прямоугольников нет). Сделать это непросто. Выражение item (i).diagonal, где item (i) - i -й элемент списка, идет вразрез с правилом вызова компонентов: item (i) имеет тип FIGURE, а этот класс, в отличие от его потомка RECTANGLE, не содержит в своем составе компонента diagonal. Решение, используемое до сих пор, изменяло определение класса, - в нем появлялся атрибут, задающий тип фигуры. Однако это решение не столь элегантно, как нам хотелось бы.

Теперь пример второго рассматриваемого случая. Пусть имеется механизм хранения объектов в файле или передачи их по сети, аналогичный универсальному классу STORABLE, описанному нами ранее. Для получения объекта используем:

my_last_book: BOOK

...

my_last_book:= retrieved (my_book_file)

Значение, возвращаемое retrieved, имеет тип STORABLE библиотеки Kernel, хотя с тем же успехом оно может иметь тип ANY. Но мы не ожидали STORABLE или ANY, - мы надеялись получить именно BOOK. Присваивание my_last_book нарушает правило Совместимости Типов.

Даже если написать собственную функцию retrieved, учитывающую специфику приложения и объявленную с подходящим типом, вам не удастся полностью на нее положиться. В отличие от объектов вашего ПО, в котором согласованность типов гарантируется действующими правилами, данный объект к вам поступает со стороны. При его получении вы могли ошибиться в выборе имени файла и прочитать объект EMPLOYEE вместо объекта BOOK, файл мог быть подделан, а при сетевом доступе данные могли быть искажены при передаче.