38 C++ 中的抽象类和接口

目录

• 1 什么是抽象类？
• 2 抽象类与纯虚函数
• 3 接口

1 什么是抽象类？

• 面向对象中的抽象概念

• 在进行面向对象分析时，会发现一些抽象的概念。如：图形的面积如何计算？

• 在现实中需要知道具体的图形类型才能求面积，所以对概念上的“图形”求面积是没有意义的！

  • Shape 只是一个概念上的类型，没有具体的对象

  class Shape
  {
  public:
      double area()
      {
          return 0;
      }
  };
  

• 问题：Shape 类有必要存在么?

• 面向对象中的抽象类

  • 可用于表示现实世界中的抽象概念
  • 是一种只能定义类型，而不能产生对象的类
  • 只能被继承并重写相关函数
  • 直接特征是相关函数没有完整的实现

2 抽象类与纯虚函数

• C++ 语言中没有抽象类的概念

• C++ 中通过纯虚函数实现抽象类

• 纯虚函数是指只定义原型的成员函数

• 一个 C++ 类中存在纯虚函数就成为了抽象类

• 纯虚函数的语法规则

  • = 0 用于告诉编译器当前是声明纯虚函数，因此不需要定义函数体

  class Shape
  {
  public:
      virtual double area() = 0;
  };
  

• 示例：抽象类

  • Demo

    #include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    //抽象类
    class Shape
    {
    public:
        virtual double area() = 0;
    };
    
    class Rect : public Shape
    {
        int ma;
        int mb;
    public:
        Rect(int a, int b)
        {
            ma = a;
            mb = b;
        }
        double area()
        {
            return ma * mb;
        }
    };
    
    class Circle : public Shape
    {
        int mr;
    public:
        Circle(int r)
        {
            mr = r;
        }
        double area()
        {
            return 3.14 * mr * mr;
        }
    };
    
    void area(Shape* p)
    {
        double r = p->area();
        
        cout << "r = " << r << endl;
    }
    
    int main()
    {
        Rect rect(1, 2);
        Circle circle(10);
        
        area(&rect);
        area(&circle);
        
        return 0;
    }
  

  • 编译运行

    r = 2
    r = 314.3
    

• 抽象类只能用作父类被继承，不可以生成对象，但可以生成抽象类的指针

• 子类必须实现纯虚函数的具体功能

• 纯虚函数被实现后成为虚函数

• 如果子类没有实现纯虚函数，则子类成为抽象类

3 接口

• 满足下面条件的 C++ 类则成为接口

  • 类中没有定义任何的成员变量
  • 所有的成员函数都是公有的
  • 所有的成员函数都是纯虚函数
  • 接口是一种特殊的抽象类

• 示例：接口

  • Demo

  #include <iostream>
  #include <string>
  
  using namespace std;
  
  class Channel
  {
  public:
      virtual bool open() = 0;
      virtual void close() = 0;
      virtual bool send(char* buf, int len) = 0;
      virtual int receive(char* buf, int len) = 0;
  };
  
  int main()
  {
      return 0;
  }