Was genau ist das Problem mit der Mehrfachvererbung?

Question

Ich sehe immer wieder, wie Leute fragen, ob Mehrfachvererbung in die nächste Version von C# oder Java aufgenommen werden soll. C++-Leute, die das Glück haben, diese Fähigkeit zu besitzen, sagen, dass dies so ist, als würde man jemandem einen Strick geben, an dem er sich aufhängen kann.

Was hat es mit der Mehrfachvererbung auf sich? Gibt es konkrete Beispiele?

Answer 1

Das offensichtlichste Problem ist die Überschreibung von Funktionen.

Nehmen wir an, Sie haben zwei Klassen A y B , die beide eine Methode definieren doSomething . Nun definieren Sie eine dritte Klasse C , die sowohl von A y B aber Sie überschreiben nicht die doSomething Methode.

Wenn der Compiler diesen Code erzeugt...

C c = new C();
c.doSomething();

...welche Implementierung der Methode sollte sie verwenden? Ohne weitere Klärung ist es für den Compiler unmöglich, die Mehrdeutigkeit aufzulösen.

Neben dem Overriding ist das andere große Problem bei der Mehrfachvererbung die Anordnung der physischen Objekte im Speicher.

Sprachen wie C++, Java und C# erstellen ein festes adressbasiertes Layout für jede Art von Objekt. Etwa so:

class A:
    at offset 0 ... "abc" ... 4 byte int field
    at offset 4 ... "xyz" ... 8 byte double field
    at offset 12 ... "speak" ... 4 byte function pointer

class B:
    at offset 0 ... "foo" ... 2 byte short field
    at offset 2 ... 2 bytes of alignment padding
    at offset 4 ... "bar" ... 4 byte array pointer
    at offset 8 ... "baz" ... 4 byte function pointer

Wenn der Compiler Maschinencode (oder Bytecode) erzeugt, verwendet er diese numerischen Offsets für den Zugriff auf die einzelnen Methoden oder Felder.

Die Mehrfachvererbung macht die Sache sehr kompliziert.

Wenn Klasse C erbt sowohl von A y B muss der Compiler entscheiden, ob er die Daten in AB Auftrag oder in BA bestellen.

Stellen Sie sich nun aber vor, Sie rufen Methoden auf einer B Gegenstand. Ist es wirklich nur ein B ? Oder ist es tatsächlich ein C Objekt, das polymorph aufgerufen wird, durch seine B Schnittstelle? Je nach der tatsächlichen Identität des Objekts wird das physische Layout unterschiedlich sein, und es ist unmöglich, den Offset der aufzurufenden Funktion am Aufrufort zu kennen.

Der Weg, mit dieser Art von System umzugehen, besteht darin, den Ansatz des festen Layouts aufzugeben und jedem Objekt zu erlauben, nach seinem Layout gefragt zu werden vor beim Versuch, die Funktionen aufzurufen oder auf ihre Felder zuzugreifen.

Also... lange Rede kurzer Sinn... es ist ein Schmerz im Nacken für Compiler-Autoren zur Unterstützung der Mehrfachvererbung. Wenn also jemand wie Guido van Rossum Python oder Anders Hejlsberg c# entwickelt, wissen sie, dass die Unterstützung von Mehrfachvererbung die Compiler-Implementierungen erheblich komplexer machen wird, und vermutlich sind sie der Meinung, dass der Nutzen die Kosten nicht wert ist.

Answer 2

Die Probleme, die ihr erwähnt, sind nicht wirklich schwer zu lösen. In der Tat macht das z.B. Eiffel sehr gut! (und ohne willkürliche Entscheidungen oder ähnliches einzuführen)

Wenn Sie z.B. von A und B erben, die beide die Methode foo() haben, dann wollen Sie natürlich nicht, dass Ihre Klasse C willkürlich von A und B erbt. Sie müssen entweder foo umdefinieren, damit klar ist, was verwendet wird, wenn c.foo() aufgerufen wird, oder Sie müssen eine der Methoden in C umbenennen (sie könnte zu bar() werden).

Ich denke auch, dass Mehrfachvererbung oft recht nützlich ist. Wenn Sie sich die Eiffel-Bibliotheken ansehen, werden Sie sehen, dass sie überall verwendet wird, und ich persönlich habe diese Funktion vermisst, als ich zur Programmierung in Java zurückkehren musste.

Answer 3

Das Diamantenproblem :

eine Mehrdeutigkeit, die entsteht, wenn zwei Klassen B und C von A erben und die Klasse D sowohl von B als auch von C erbt. Wenn es eine Methode in A gibt, die B und C haben außer Kraft gesetzt und D sie nicht überschreibt, welche Version der Methode erbt dann D: die von B oder die von C?

...Wegen der Form des Klassenvererbungsdiagramms in dieser Situation nennt man es das "Rautenproblem". In diesem Fall befindet sich die Klasse A oben, die beiden Klassen B und C getrennt darunter, und die Klasse D verbindet die beiden Klassen unten, so dass sie eine Rautenform bilden...

Answer 4

Mehrfachvererbung gehört zu den Dingen, die nicht oft verwendet werden und missbraucht werden können, aber manchmal notwendig sind.

Ich habe es nie verstanden, eine Funktion nicht hinzuzufügen, nur weil sie missbraucht werden könnte, wenn es keine guten Alternativen gibt. Schnittstellen sind keine Alternative zur Mehrfachvererbung. Zum einen können Sie mit ihnen keine Vor- oder Nachbedingungen erzwingen. Wie bei jedem anderen Werkzeug müssen Sie wissen, wann und wie Sie es einsetzen sollten.

Answer 5

Angenommen, Sie haben die Objekte A und B, die beide von C geerbt werden. A und B implementieren beide foo(), C nicht. Ich rufe C.foo() auf. Welche Implementierung wird gewählt? Es gibt noch andere Probleme, aber diese Art von Problemen ist eines der wichtigsten.