ارث بری در سی شارپ بخش پنجم

پنجمین شکل از انواع ارث‌بری: ارث‌بری ترکیبی (Hybrid Inheritance)

در دنیای برنامه‌نویسی شیءگرا، ارث‌بری یکی از مفاهیم کلیدی است که به ما اجازه می‌دهد کد را بازاستفاده کنیم و رابطه‌ای منطقی بین کلاس‌ها برقرار کنیم. تاکنون با انواع مختلفی از ارث‌بری مانند ارث‌بری تک‌پایه، چندسطحی، سلسله‌مراتبی و حتی چندگانه (در زبان‌هایی که اجازه می‌دهند) آشنا شده‌ایم. اما پنجمین شکل از این دسته‌بندی، که موضوع بحث امروز ماست، ارث‌بری ترکیبی (Hybrid Inheritance) نام دارد. این نوع ارث‌بری، همان‌طور که از نامش پیداست، ترکیبی از چندین نوع ارث‌بری است که معمولاً شامل ارث‌بری چندسطحی و ارث‌بری سلسله‌مراتبی می‌شود.

ارث‌بری ترکیبی چیست؟

ارث‌بری ترکیبی زمانی رخ می‌دهد که یک ساختار کلاسی از بیش از یک الگوی ارث‌بری به صورت همزمان استفاده کند. به عبارت ساده‌تر، این نوع ارث‌بری مثل یک سیستم ترکیبی عمل می‌کند که ویژگی‌های چندسطحی (زنجیره‌ای از والد به فرزند) و سلسله‌مراتبی (چند فرزند از یک والد مشترک) را با هم ادغام می‌کند. این ترکیب انعطاف‌پذیری زیادی به برنامه‌نویس می‌دهد، اما در عین حال پیچیدگی‌هایی را هم به همراه دارد که باید با دقت مدیریت شوند.

مثال مفهومی در C#

برای درک بهتر این مفهوم، بیایید یک مثال ساده در زبان C# بررسی کنیم. فرض کنید می‌خواهیم یک سلسله‌مراتب کلاسی برای حیوانات طراحی کنیم:

public class Animal

{

    public void Eat()

    {

        Console.WriteLine("This animal eats food.");

    }

}

public class Mammal : Animal

{

    public void Breathe()

    {

        Console.WriteLine("This mammal breathes with lungs.");

    }

}

public class Dog : Mammal

{

    public void Bark()

    {

        Console.WriteLine("The dog barks.");

    }

}

public class Cat : Mammal

{

    public void Meow()

    {

        Console.WriteLine("The cat meows.");

    }

}

در مثال بالا :  

ارث‌بری چندسطحی:  کلاس Mammal  از Animal  ارث می‌برد و سپس کلاس Dog  از Mammal  ارث می‌برد. این یک زنجیره چندسطحی است که از بالا به پایین ادامه دارد.

ارث‌بری سلسله‌مراتبی:  کلاس Mammal  به عنوان یک والد مشترک عمل می‌کند و دو کلاس Dog  و Cat  از آن ارث می‌برند. این نشان‌دهنده یک ساختار سلسله‌مراتبی است.

وقتی این دو الگو با هم ترکیب شوند، ما به ارث‌بری ترکیبی می‌رسیم. در اینجا، Animal  به عنوان پایه اصلی شروع می‌شود، Mammal  سطح بعدی را تشکیل می‌دهد و سپس Dog  و Cat  به صورت شاخه‌های جداگانه از آن منشعب می‌شوند.

مزایا و چالش‌ها

ارث‌بری ترکیبی می‌تواند کد را بسیار منعطف و قابل‌استفاده مجدد کند، اما در عین حال ممکن است پیچیدگی‌هایی مثل ابهام در دسترسی به اعضای والد یا افزایش وابستگی بین کلاس‌ها را به همراه داشته باشد. در زبان‌هایی مثل C# که از ارث‌بری چندگانه (Multiple  Inheritance)  پشتیبانی نمی‌کنند، این ترکیب معمولاً با استفاده از رابط‌ها (Interfaces) یا طراحی دقیق سلسله‌مراتب مدیریت می‌شود.

نتیجه‌گیری

ارث‌بری ترکیبی به عنوان پنجمین شکل از انواع ارث‌بری، نمونه‌ای عالی از قدرت و انعطاف‌پذیری برنامه‌نویسی شیءگراست. با استفاده هوشمندانه از این الگو، می‌توانید ساختارهایی طراحی کنید که هم سادگی را حفظ کنند و هم نیازهای پیچیده پروژه را برآورده سازند.

ارث بری در سی شارپ بخش چهارم

در این پست که چهارمین پست از سری مجموعه آموزش انواع ارثبری می باشد ، استفاده از اینترفیس به عنوان جایگزینی برای  ارث‌بری چندگانه را شرح می دهیم .

در سی‌شارپ، ارث‌بری مستقیم یک کلاس فرزند از چندین کلاس والد

 (Multiple Inheritance) پشتیبانی نمی‌شود. اما راه‌حل بهتری به نام اینترفیس (Interface) وجود دارد که نه تنها این محدودیت را برطرف می‌کند، بلکه انعطاف‌پذیری و طراحی بهتری را به برنامه‌نویسی شیءگرا اضافه می‌کند. در این پست، به بررسی این جایگزین و مزایای آن می‌پردازیم.

الف - تعریف اینترفیس‌های مستقل

هر اینترفیس یک رفتار یا قابلیت خاص را تعریف می‌کند و به عنوان یک قرارداد (Contract) عمل می‌کند که کلاس‌ها باید آن را پیاده‌سازی کنند. برای مثال:

public interface ISwimmable

{

    void Swim();

}

public interface IFlyable

{

    void Fly();

}

ب - پیاده‌سازی چندین اینترفیس در یک کلاس

برخلاف ارث‌بری کلاس‌ها که محدود به یک والد است، یک کلاس می‌تواند همزمان چندین اینترفیس را پیاده‌سازی کند :

public class Duck : ISwimmable, IFlyable

{

    public void Swim()

    {

        Console.WriteLine("شنا کردن در آب");

    }

    public void Fly()

    {

        Console.WriteLine("پرواز در آسمان");

    }

}

ج - استفاده از چندوجهی (Polymorphism) با اینترفیس‌ها

اینترفیس‌ها امکان استفاده چندوجهی را فراهم می‌کنند. می‌توانید یک شیء را هم به عنوان نوع کلاس خودش و هم به عنوان نوع اینترفیس استفاده کنید:

Duck duck = new Duck();

duck.Swim(); // خروجی: شنا کردن در آب

duck.Fly();  // خروجی: پرواز در آسمان

// استفاده به عنوان نوع اینترفیس

ISwimmable swimmer = duck;

swimmer.Swim(); // خروجی: شنا کردن در آب

مقایسه ارث‌بری کلاس‌ها و اینترفیس‌ها

برای درک بهتر تفاوت‌ها، جدول زیر را ببینید:

ویژگی	ارث‌بری کلاس	اینترفیس
تعداد والدین	فقط یک کلاس	نامحدود
پیاده‌سازی پیش‌فرض	دارد	ندارد (تا C# 7)
فیلدها	پشتیبانی می‌شود	پشتیبانی نمی‌شود
متدهای Concrete	دارد	فقط متدهای Abstract
استفاده اصلی	اشتراک‌گذاری پیاده‌سازی	اشتراک‌گذاری رفتار

توجه: از C# 8 به بعد، اینترفیس‌ها می‌توانند متدهای پیش‌فرض داشته باشند، اما این موضوع خارج از بحث فعلی است.

د - مثال پیشرفته : ترکیب کلاس پایه و اینترفیس‌ها

می‌توانید از یک کلاس پایه برای اشتراک‌گذاری پیاده‌سازی و از اینترفیس‌ها برای افزودن رفتارهای خاص استفاده کنید:

public class Animal // کلاس پایه

{

    public void Eat()

    {

        Console.WriteLine("غذا خوردن");

    }

}

public class Duck : Animal, ISwimmable, IFlyable

{

    public void Swim()

    {

        Console.WriteLine("شنا کردن");

    }

    public void Fly()

    {

        Console.WriteLine("پرواز کردن");

    }

}

// استفاده

Duck duck = new Duck();

duck.Eat();  // خروجی: غذا خوردن (از Animal)

duck.Swim(); // خروجی: شنا کردن (از ISwimmable)

duck.Fly();  // خروجی: پرواز کردن (از IFlyable)

چرا اینترفیس‌ها بهتر از ارث‌بری چندگانه هستند؟

اجتناب از مسئله الماس (Diamond Problem):
در ارث‌بری چندگانه، اگر دو کلاس والد متدی با نام یکسان داشته باشند، ابهام و تداخل ایجاد می‌شود. اینترفیس‌ها این مشکل را ندارند، زیرا فقط قرارداد تعریف می‌کنند و پیاده‌سازی به عهده کلاس است.

انعطاف‌پذیری بیشتر:
با اینترفیس‌ها می‌توانید رفتارهای مختلف را به صورت ماژولار و مستقل به کلاس‌ها اضافه کنید، بدون اینکه به ساختار سلسله‌مراتبی خاصی محدود شوید.

پایبندی به اصل تفکیک رابط‌ها (ISP):
هر اینترفیس یک مسئولیت مشخص و واحد دارد و کلاس‌ها فقط رفتارهایی را پیاده‌سازی می‌کنند که واقعاً به آن‌ها نیاز دارند.

کاربرد عملی : فرض کنید در حال طراحی موجودات یک بازی هستید. می‌توانید از اینترفیس‌ها برای تعریف رفتارهای مختلف استفاده کنید :

public interface IAttackable

{

    void Attack();

}

public interface IDamageable

{

    void TakeDamage(int amount);

}

public class Dragon : Animal, IFlyable, IAttackable, IDamageable

{

    public void Fly()

    {

        Console.WriteLine("پرواز اژدها");

    }

    public void Attack()

    {

        Console.WriteLine("حمله با آتش");

    }

    public void TakeDamage(int amount)

    {

        Console.WriteLine($"دریافت {amount} آسیب");

    }

}

با این روش، می‌توانید ترکیب‌های نامحدودی از رفتارها را بدون پیچیدگی‌ها و محدودیت‌های ارث‌بری چندگانه ایجاد کنید.

ارث بری در سی شارپ بخش سوم

شکل سوم ارث‌بری، ارثبری سلسله‌مراتبی در سی‌شارپ است

درسی شارپ ، ارث‌بری سلسله‌مراتبی (Hierarchical Inheritance) یک الگوی کاربردی است که در آن چندین کلاس فرزند از یک کلاس والد مشترک ارث‌بری می‌کنند. این روش به شما کمک می‌کند تا از تکرار کد جلوگیری کنید و منطق مشترک را در یک مکان متمرکز کنید.

مثال کاربردی: دنیای حیوانات

فرض کنید کلاس پایه Animal  را داریم که دارای متد عمومی Eat()  می‌باشد. سپس دو کلاس Dog  و Cat  از این کلاس ارث‌بری می‌کنند و هرکدام رفتارهای خاص خود Bark()  و Meow()  را اضافه می‌کنند:

public class Animal

{

    public void Eat() => Console.WriteLine("Eating...");

}

public class Dog : Animal

{

    public void Bark() => Console.WriteLine("Barking...");

}

public class Cat : Animal

{

    public void Meow() => Console.WriteLine("Meowing...");

}

نحوه استفاده : وقتی یک شیء از نوع Cat  یا Dog  ایجاد می‌کنید، می‌توانید هم از متدهای کلاس والد (Animal) و هم از متدهای اختصاصی خود استفاده کنید:

var cat = new Cat();

cat.Eat();  // خروجی: "Eating..." (از Animal)

cat.Meow(); // خروجی: "Meowing..." (مخصوص Cat)

var dog = new Dog();

dog.Eat();  // خروجی: "Eating..."

dog.Bark(); // خروجی: "Barking..."

چرا ارث‌بری سلسله‌مراتبی مفید است؟

کاهش تکرار کد:  متدهای مشترک (مثل Eat() فقط یک بار نوشته می‌شوند.

افزایش خوانایی و نظم:  ساختار کد شفاف‌تر و منطقی‌تر می‌شود.

سهولت در نگهداری:  تغییر در کلاس والد به صورت خودکار به تمام کلاس‌های فرزند اعمال می‌شود.

اگر می‌خواهید یک معماری منعطف و تمیز داشته باشید، ارث‌بری سلسله‌مراتبی می‌تواند یکی از بهترین انتخاب‌ها باشد.

ارث بری در سی شارپ بخش دوم

در این بخش در ادامه پست فبلی به سراغ معرفی نوع دیگری از ارثبری می رویم به نام ارث‌بری چندسطحی (Multilevel Inheritance) :

در مثال زیر یک کلاس از کلاسی ارث‌بری می‌کند که خودش از کلاس دیگری ارث‌بری کرده است.

public class Animal

{

    public void Eat() => Console.WriteLine("Eating...");

}

public class Mammal : Animal 

{ // سطح اول

    public void Walk() => Console.WriteLine("Walking...");

}

public class Dog : Mammal

{ // سطح دوم

    public void Bark() => Console.WriteLine("Barking...");

}

// روش استفاده

var dog = new Dog();

dog.Eat();  // از Animal

dog.Walk(); // از Mammal

dog.Bark();

در مثال بالا ، دلیل اینکه این کد به‌عنوان یک نمونه از ارث‌بری (Inheritance)  و به‌ویژه ارث‌بری چندسطحی (Multilevel Inheritance)  در نظر گرفته می‌شود، به ساختار سلسله‌مراتبی کلاس‌ها و نحوه دسترسی به متدها برمی‌گردد. بیایید این موضوع را مرحله به مرحله بررسی کنیم:

 1 - تعریف ارث‌بری

ارث‌بری در برنامه‌نویسی شیءگرا به این معناست که یک کلاس (کلاس فرزند) می‌تواند ویژگی‌ها و رفتارهای یک کلاس دیگر (کلاس والد) را به ارث ببرد. در اینجا، کلاس Dog  به‌طور مستقیم از کلاس Mammal  ارث‌بری می‌کند و کلاس Mammal  نیز به‌طور مستقیم از کلاس Animal ارث‌بری کرده است . این زنجیره ارث‌بری، یک ارث‌بری چندسطحی را تشکیل می‌دهد:

• سطح اول: Animal ← Mammal 
• سطح دوم : Mammal ← Dog

 2 - چرا این ارث‌بری است، حتی اگر متد همنام استفاده نشده باشد؟

برای جلوگیری از ایجاد سوء تفاهم در معنی ارثبری باید بگویم که ارث‌بری به معنای استفاده از متدهای همنام یا بازنویسی (Override) نیست. ارث‌بری صرفاً به این معناست که کلاس فرزند به تمام اعضای عمومی (public) و محافظت‌شده (protected) کلاس والد دسترسی دارد، مگر اینکه آن‌ها را بازنویسی یا مخفی کند. در این مثال:

• کلاس Animal  متد Eat  را تعریف کرده است.
• کلاس Mammal  از Animal  ارث‌بری می‌کند و متد Walk  را اضافه می‌کند.
• کلاس Dog  از Mammal  ارث‌بری می‌کند و متد Bark  را اضافه می‌کند.

وقتی یک شیء از کلاس Dog  می‌سازید ، این شیء به تمام متدهای عمومی کلاس‌های والد خود (Eat  از Animal  و Walk  از Mammal) به علاوه متد خودش (Bark) دسترسی دارد. این دسترسی به متدها از طریق ارث‌بری ممکن شده است، حتی اگر هیچ متدی بازنویسی یا همنام نشده باشد.

 3 - ارث‌بری چندسطحی در عمل

در این کد، وقتی شما دستورات زیر را اجرا می‌کنید:

var dog = new Dog();

dog.Eat();  // خروجی: Eating...

dog.Walk(); // خروجی: Walking...

dog.Bark(); // خروجی: Barking...

• Eat()  از کلاس Animal  (سطح اول) فراخوانی می‌شود.
• Walk()  از کلاس Mammal  (سطح دوم) فراخوانی می‌شود.
• Bark()  از خود کلاس Dog  (سطح سوم) فراخوانی می‌شود.

این نشان می‌دهد که Dog  به‌طور غیرمستقیم از Animal  (از طریق Mammal) ارث‌بری کرده است. این زنجیره سلسله‌مراتبی دقیقاً همان چیزی است که ارث‌بری چندسطحی را تعریف می‌کند.

 4 - جمع‌بندی

ارث‌بری به معنای انتقال قابلیت‌ها از کلاس والد به کلاس فرزند است، نه لزوماً استفاده از متدهای همنام یا بازنویسی آن‌ها. در این مثال، Dog  به‌طور کامل از Mammal  و به‌طور غیرمستقیم از Animal  ارث‌بری می‌کند و این ساختار چندسطحی باعث می‌شود که بتوانید به متدهای هر سه سطح دسترسی داشته باشید. به همین دلیل، این کد به‌عنوان یک نمونه از ارث‌بری چندسطحی در نظر گرفته می‌شود.