Dziedziczenie i klasy pochodne

Po co się tego uczymy?

Dziedziczenie eliminuje powtarzanie tego samego kodu w wielu podobnych klasach — jedna z czterech głównych zasad OOP, obok hermetyzacji (Lekcja 11), polimorfizmu (Lekcja 14) i abstrakcji (Lekcja 15), i jeden z najczęściej sprawdzanych tematów na egzaminie INF.04.

Teoria

Wyobraź sobie, że masz klasy Programista i Kierownik — obie mają imię i pensję, ale każda dokłada coś swojego. Bez dziedziczenia musiałbyś PRZEPISAĆ pola Imie i Pensja w każdej z nich osobno. Dziedziczenie pozwala napisać wspólną część RAZ, w jednej klasie bazowej.

Klasa bazowa (nadklasa) to klasa, z której inne klasy DZIEDZICZĄ — zawiera wspólne pola i metody.
Klasa pochodna (podklasa) dziedziczy WSZYSTKO z klasy bazowej (poza prywatnymi polami) i może dodać własne, dodatkowe pola i metody.

Składnia dziedziczenia w C# — dwukropek po nazwie klasy pochodnej:
class Programista : Pracownik { public string JezykProgramowania; }
Klasa Programista automatycznie "ma" pola Imie i Pensja z klasy Pracownik, mimo że nie są zapisane bezpośrednio w Programista.

Słowo kluczowe base pozwala klasie pochodnej odwołać się do konstruktora lub metod klasy bazowej:
public Programista(string imie, double pensja, string jezyk) : base(imie, pensja) { JezykProgramowania = jezyk; }
To wywołuje najpierw konstruktor Pracownik (ustawiający Imie i Pensja), a potem dodaje własne pole JezykProgramowania.

Dziedziczenie modeluje relację "JEST RODZAJEM" — programista JEST RODZAJEM pracownika, kierownik JEST RODZAJEM pracownika. Jeśli relacja nie pasuje do "jest rodzajem", dziedziczenie prawdopodobnie nie jest właściwym narzędziem.

Schemat

                    KLASA BAZOWA
                    Pracownik
              (Imie, Pensja, ObliczWyplate())
                    /              
                   /                
        KLASA POCHODNA          KLASA POCHODNA
        Programista              Kierownik
   (+ JezykProgramowania)    (+ ZespolPodwladnych)
   dziedziczy WSZYSTKO       dziedziczy WSZYSTKO
   z Pracownik + dokłada     z Pracownik + dokłada
   własne pola/metody        własne pola/metody

Przykład z życia

Wszystkie pojazdy silnikowe (samochód, motocykl, ciężarówka) mają wspólne cechy (silnik, koła, prędkość maksymalna) opisane raz w "pojeździe bazowym", a każdy konkretny rodzaj dokłada coś swojego — ciężarówka dokłada ładowność, motocykl liczbę kół.

Kod (C#)

using System;

class Pracownik
{
    public string Imie;
    public double Pensja;

    public Pracownik(string imie, double pensja)
    {
        Imie = imie;
        Pensja = pensja;
    }

    public void WyswietlInfo()
    {
        Console.WriteLine(Imie + " - pensja: " + Pensja + " zł");
    }
}

class Programista : Pracownik // dziedziczy z Pracownik
{
    public string JezykProgramowania;

    public Programista(string imie, double pensja, string jezyk) : base(imie, pensja)
    {
        JezykProgramowania = jezyk;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Programista dev = new Programista("Kasia", 8000, "C#");

        dev.WyswietlInfo(); // metoda ODZIEDZICZONA z klasy Pracownik
        Console.WriteLine("Język: " + dev.JezykProgramowania); // pole WŁASNE klasy Programista
    }
}

Komentarz i wyjaśnienie kodu

Zapis class Programista : Pracownik oznacza "Programista dziedziczy z Pracownik". Zwróć uwagę, że w Main() wywołujemy dev.WyswietlInfo(), mimo że ta metoda jest zdefiniowana TYLKO w klasie Pracownik — obiekt dev "otrzymał" ją automatycznie przez dziedziczenie. : base(imie, pensja) w konstruktorze Programista przekazuje te dwa parametry do konstruktora klasy bazowej Pracownik, żeby nie powtarzać przypisań Imie = imie; po raz drugi.

Ćwiczenie samodzielne

Zdefiniuj klasę bazową Zwierze z polem Imie i metodą WydajDzwiek(), oraz klasę pochodną Pies dodającą pole Rasa.

Plac zabaw — wypróbuj online

Poniższy kod wykonuje się od razu w Twojej przeglądarce — nic nie trzeba instalować. Zmień kod i kliknij „Uruchom”.

CSHARP

Zadania do pracy własnej

Utwórz klasę bazową Pojazd (pola: Marka, PredkoscMax) i klasę pochodną Motocykl dodającą pole LiczbaKol (zwykle 2).
Rozbuduj przykład z lekcji o drugą klasę pochodną Kierownik : Pracownik, dodającą pole ZespolPodwladnych (liczba osób w zespole) i metodę WyswietlZespol().
Zbuduj hierarchię: klasa bazowa KontoBankowe (Lekcja 11, pola: Saldo, metody: Wplac/Wyplac) i dwie klasy pochodne — KontoOszczednosciowe (dodaje pole OprocentowanieRoczne i metodę NaliczOdsetki()) oraz KontoFirmowe (dodaje pole NazwaFirmy i limit debetu). Utwórz po jednym obiekcie każdego typu i przetestuj wszystkie metody.

Typowe błędy

Częsty błąd to zapomnienie wywołania konstruktora bazowego przez : base(...), gdy klasa bazowa NIE MA konstruktora bezparametrowego — kompilator zgłosi błąd, bo nie wie, jak zainicjować odziedziczone pola. Drugi błąd: dziedziczenie "na siłę" tam, gdzie relacja nie jest logicznie "jest rodzajem" (np. dziedziczenie Silnik po Samochod, mimo że silnik nie JEST rodzajem samochodu, tylko jego CZĘŚCIĄ — to relacja kompozycji, inny temat). Trzeci: próba dostępu z klasy pochodnej do PRYWATNYCH pól klasy bazowej — dziedziczenie nie omija hermetyzacji, trzeba użyć protected zamiast private, jeśli klasa pochodna ma mieć bezpośredni dostęp.

Nawiązanie do egzaminu zawodowego

To bezpośrednia realizacja efektu INF.04.4.7 z podstawy programowej: "definiuje klasy pochodne" — konkretnie kryteria dotyczące hierarchii dziedziczenia, klas bazowych i pochodnych.