Примесь (программирование)

При́месь (англ. mix in) — элемент языка программирования (обычно класс или модуль), реализующий какое-либо чётко выделенное поведение. Используется для уточнения поведения других классов, не предназначен для порождения самостоятельно используемых объектов.

В объектно-ориентированных языках программирования является способом реализации классов, отличным от широко используемых принципов, пришедших из языка программирования Simula. Механизм впервые реализован в Flavors^[англ.]. Преимуществом примесей является то, что повышая повторную используемость текстов программ, этот метод избегает многих проблем множественного наследования. Однако при этом метод накладывает свои ограничения.

Реализация

В большинстве объектно-ориентированных языков, начиная с Simula, класс определяется атрибутами, методами, конструкторами и деструкторами как единое, тесно связанное целое. Определение класса обладает полнотой. Именно этот факт показался полезным Страуструпу и Эллис, которые на этом основании не стали реализовывать примеси в Си++ на уровне языка (Си++ разрабатывался как «совместимое расширение Си в сторону Симулы»)^[].

В языке с использованием примесей класс определяется только с атрибутами и параметрами, связанными с классом. Методы определяются в другом месте, как в Flavors и CLOS, и являются обобщёнными функциями^[англ.]. Последние реализуются для различных типов посредством диспетчеризации.

Кроме Flavors и CLOS, примеси поддерживают следующие языки:

Ruby;
Perl;
D;
Python;
Scala (в виде trait'ов);
Tcl;
XOTcl;
PHP;
Haxe;
Vala;
Dart.

Пример

Использование примесей

Пример на языке Ruby. Класс реализует простую концепцию возраста. Значение возраста хранится во внутренней переменной «age», которая открыта для записи и чтения. Для получения возможности сравнения возрастов класс реализует один оператор «<=>», а все остальные (больше, меньше, равно и т. д.) реализуются с использованием этого метода во включаемом модуле «Comparable».

class Age
    include Comparable

    attr_accessor(:age)

    def <=>(cmp)
        @age <=> cmp.age
    end
end

Пример демонстрирует создание объектов и использование «подмешанных» методов:

a, b = Age.new, Age.new
a.age = 10
b.age = 11
if a < b then puts "a меньше, чем b." end

Эмуляция

Примеси можно рассматривать как неполную реализацию множественного наследования, его частный вид. В языках, поддерживающих множественное наследование, примеси могут легко эмулироваться. Например, в C++ следующий шаблон может использоваться для добавления в класс оператора «!=» при наличии оператора «==»:

 template <typename T> struct AddNoEq {
    virtual bool operator==(const T &cmp) const = 0;
    bool operator!=(const T &cmp) const {
        return !static_cast<const T*>(this)->operator== (cmp);
    }
 };

Простой пример использования для класса комплексных чисел:

 #include <iostream>

 struct Complex : public AddNoEq<Complex> {
    Complex(int re, int im): re_(re), im_(im) { }

    virtual bool operator==(const Complex& cmp) const {
        return cmp.re_ == this->re_ && cmp.im_ == this->im_;
    }
    // ...
 private:
    int re_, im_;
 };

 int main()
 {
    Complex a(1, 2), b(2, 3);

     if (a != b)
        std::cout << "Так и должно быть" << std::endl;

     return 0;
 }

Данный метод в более развёрнутом виде используется в библиотеке «Boost operators».

Замечание

Близкую к примесям функциональность предоставляют интерфейсы в языках вроде Java и C#, c тем отличием, что интерфейс только специфицирует поведение, но не предоставляет реализации (в Java с версии 1.8 в интерфейсе допускается частичная реализация, C# вводит понятие «реализация по умолчанию» начиная с версии 8.0). Механизм может быть полезен только для представления полиморфизма. Другие классы, предоставляющие реализацию интерфейса, полезны для вынесения общей функциональности в единое место.

Совместно используя методы-расширения и интерфейсы, возможно реализовать функциональность примесей в C#.