В приведенной выше программе при описании объектов некоторые методы заданы как виртуальные (virutal). В этом случае перед вызовом какого-либо метода соответствующего экземпляра класса (переменной объектного типа) этот экземпляр (объект) должен быть инициализирован с помощью специального метода, называемого конструктор (constructor). Обычно в Borland Pascal ему давалось имя Init, а в Delphi - Create. Конструктор у объекта в языке Object PASCALможет быть не один, но у каждого из них должно быть свое имя. В C++ и в Java имя конструктора всегда совпадает с именем класса, но конструкторов также может быть несколько. При этом они должны отличаться списком параметров конструкторов. В зависимости от способа инициализации иногда бывает целесообразно вызывать тот или иной конструктор. Например, для окружности в ряде случаев можно задавать некое значение радиуса "по умолчанию". Допустим, это 50 пикселей. Тогда можно написать следующий конструктор (назовем его Init1):
constructor tCircle.Init1(X_,Y_:integer);
begin
Init(X_,Y_,50)
end;
При вызове такого конструктора надо задавать только координаты окружности.
В отличие от статических методов, где можно переопределять не только реализацию методов, но и их список параметров, виртуальные должны при переопределении в потомках иметь одну и ту же сигнатуру (список параметров и их типы). То есть виртуальные методы должны отличаться только реализацией.
Например, нельзя определить в tDot метод MyShow(X_,Y_:Integer);virtual, а в tCircle задать MyShow(X_,Y_,R_:Integer);virtual. Зато, благодаря виртуальным методам, благодаря наличию полиморфизма, можно не переписывать несколько раз тела этих методов, которые выглядят одинаково, но относятся к разным объектам. Например, вместо описания в классе tCircle метода MoveBy, буква в букву повторяющего метод MoveBy для класса tDot в случае статических методов Show и Hide:
procedure tCircle.MoveBy(dX,dY:Integer);
begin
Hide;
X=X+dX;
Y=Y+dY;
Show;
end;
и множества таких же (для tArc любого и нового типа фигуры), можно описать методы Show и Hide в иерархии как виртуальные, и сделать описание процедуры MoveBy только один раз для tDot, а для потомков использовать наследование. При этом виртуальные процедуры Hide и Show будут выполняться по-своему для своей фигуры, т.к. для виртуальных методов они берутся из класса, к которому относится вызывающий их объект, (например, из tCircle для объекта aCircle), а не из класса, в котором компилируется метод прародителя tDot для метода MoveBy. Методы Show и Hide, естественно, перекрываются в каждом классе-потомке, т.е. имеют разные реализации для разных фигур.
Надо отметить, что конструкторы в Turbo Pascal не могли быть виртуальными, хотя и могли наследоваться как обычные статические методы. В Object PASCAL начиная с Delphi 2.0 конструкторы можно объявлять виртуальными, хотя без особой необходимости не следует этого делать.
Текст модуля, в котором описан тип tArc, создан независимо от текста модуля Figures и использует только его интерфейсную часть и комбинированный бинарный файл
Figures.dcu. Он может быть даже намного позже компиляции файла .dcu!). Но экземпляры tArc свободно могут пользоваться унаследованными виртуальными методами MoveBy, MoveTo. При этом MoveBy, MoveTo вызывают методы Show и Hide, которые для Arc свои, вновь написанные, и скомпилированы они гораздо позднее, чем модуль Figures! Это — позднее связывание: вызов методов (имени методов с его реализацией в каком либо классе) определение, к какому классу относится виртуальный метод, происходит во время выполнения программы. А статические правила имеют раннее связывание, на этапе компиляции. При этом какой тип соответствуетметоду в программе, метод такого типа и вызывается. То есть если написан вызов Row в реализации метода tDot.moveBy, то будет вызван метод tDot.Show даже в случае вызова aCircle.moveBy(…). Если же метод Show виртуальный, вызовется tCircle.Show.
Полиморфные объекты — такие, у которых есть виртуальные методы, то есть такие методы, которые способны выполняться для объектов иерархии, тип которых неизвестен при компиляции.
Позднее связывание: для каждого класса создается таблица виртуальных методов (VMT) (Virtual Methods Table). VMT содержит для каждого метода указатель на адрес кода, выполняющего метод. Экземпляры объектного типа не содержат VMT (она едина для всего класса), а только ссылку на нее. Эта ссылка используется в момент вызова виртуального метода объектом. А так как каждый объект имеетссылку на метод, соответствующийсвоему классу, то вызывается метод из соответствующего класса. Как бы работала программа, если бы все методы были описаны как статические? По наследованию вызвался бы метод для прародителя tDot, и методы Show и Hide в tDot.MoveBy или tDot.MoveTo всегда воспринимались бы "настроенными" на тот тип, к которому все это относилось в момент компиляции, то есть к tDot. Значит, всегда двигалась бы точка, а не окружность или дуга!
Для виртуальных методов дело обстоит по-другому. При вызове объектом этого метода происходит переход по ссылке на таблицу виртуальных методов для класса, к которому принадлежит объект. Поэтому выполняется метод потомка, а не метод прародителя. И при перемещении дуги рисуется дуга, а не точка. Если же в потомке соответствующий метод не перекрыт, в таблице виртуальных методов стоит ссылка на последний в иерархии прародителей метод с тем же именем.
Рассмотрим, как бы себя вели экземпляры классов, описанных ниже, с теми же методами, что и в предыдущей программе, но описанные как статические:
type
tDot=
object(tLocation)
procedure Show;
procedure Hide;
procedure MoveBy(dX,dY:integer);
...
end;
tCircle=
object(tDot)
procedure Show; {перекрывается статический метод}
procedure Hide; {перекрывается статический метод}
{процедура MoveBy не перекрывается, она наследуется}
...
end;
tArc=
object(tCircle)
...
procedure Show; {перекрывается второй раз}
procedure Hide; {перекрывается второй раз}
{процедура Move не перекрывается, она наследуется}
...
end;
...
{-реализация методов-}
procedure tDot.MoveBy(dX,dY:integer);
begin
Show;
X:=X+dX;
Y:=Y+dY;
Hide;
end;
...
var aCircle:tCircle;
aArc:tArc;
...
При вызове aArc.MoveBy(5,10) вызовется метод tDot.MoveBy, т.к. он наследуется классами tCircle и tArc от класса tDot, и ни в tCircle, ни в tArc этот метод не перекрыт. В методе tDot.MoveBy вызываются методы Show и Hide. Все упомянутые методы описаны как статические. Поскольку статические методы встраиваются в исполняемый код программы "сразу", на этапе компиляции программы, они вызываются именно для того типа, в котором определены, то есть это tDot.Show и tDot.Hide . Поэтому в нашем случае tDot.Show покажет, а tDot.Hide погасит точку на экране с координатами дуги aArc.X и aArc.Y. По-видимому, это несколько не то, что бы мы хотели. Для того, чтобы двигалась дуга, процедуры Show и Hide в tDot надо пометить как виртуальные:
procedure Show;virtual;
procedure Hide;virtual;
а во всей иерархии объектов (tCircle, tArc и т. д.) надо пометить их как перекрытые:
procedure Show;override;
procedure Hide;override;
Стоит отметить, что не обязательно помечать метод MoveBy как виртуальный: он может быть и статическим.
Как теперь будет осуществляться вызов aArc.MoveBy(5,10)? В методе tDot.MoveBy, который вызывается благодаря наследованию, вызываются методы Show и Hide из класса вызывающего их объекта, т.е. tArc.Show и tArc.Hide, поскольку методы помечены как виртуальные. В результате рисуется и перемещается дуга.
Что бы произошло, если бы в tCircle виртуальные методы Show и Hide были перекрыты (переопределены так, что рисовалась и скрывалась бы окружность), в tArc они не были еще раз перекрыты и наследовались бы от tCircle? В таблице виртуальных методов каждого класса хранятся указатели на виртуальные методы для данного класса, а также для всех его прародителей. Если виртуальный метод в классе не перекрыт, указатель для метода настраивается на метод ближайшего прародителя, в котором метод определен или перекрыт. Поэтому в случае двигалась бы окружность.
type tFigure=tDot;
Procedure moveFigure(var aFigure:tFigure,dx,dy,integer)
begin
aFigure.moveBy(dx,dy)
end;
В приведенном примере используется полиморфизм: на этапе компиляции программы неизвестно, какого типа объект aFigure вызовет метод moveBy. А поскольку реализация метода осущесталяется с помощью виртуальных методов Show и Hide , их вызовы будут осуществляться для класса, к которому относится вызывающий их объект aFigure, а не для класса tDot.