接口继承和实现继承

设计类(class)的时候，你可能会干下面这几件事情：

1.只让继承类(derived class)继承成员函数的接口；

2.让derived class同时继承函数的接口和实现，但又能覆写所继承的实现；

3.同时继承函数的接口和实现，但不允许覆写任何东西；

以下面的类为例，来解释上面的三种实现：

class Shape
{
    public:
        virtual void draw() const = 0;
        virtual void error(const std::string& msg);
        int objectID() const;
        ...
};

class Rectangle: public Shape{...};
class Ellipse: public Shape{...};

对于draw函数，其实我们是可以调用的：如下：

Shape *ps = new Shpae;             　 //Error! Shape is abstract
Shape *ps1 = new Rectangle;       　　//ok
ps1->draw();                         //call Rectangle::draw
Shape *ps2 = new Ellipse;            //ok
ps2->draw();                         //Ellipse::draw
ps1->Shape::draw();                  //Shape::draw
ps2->Shpae::draw();                  //Shape::draw

对于Shape::error这个函数，为非纯虚函数，他告诉继承类，你如果不想自己写一个，则会调用基类的缺省版本。

这种允许非纯虚函数的双面性行为，可能造成危险。例如，如果有个航空公司，该公司有A型和B型两种飞机，两者以相同的方式飞行，设计继承体系如下：

class Airport    {...};
class Airplane
{
   public:
        virtual void fly(const Airport &destination);
        ...    
};    

void Airplane::fly(const Airport &destination)
{
 //fly to the destination.   
}

class ModelA: public Airplane {...};
class ModelB: public Airplane {...};

现在，假设该公司购买了一种新式飞机C,飞行模式有些不同，该公司的程序员在继承体系中针对这种飞机添加了一个class，假如他们忘记了定义其fly函数：

class ModelC: public Airplane
{
   ...//not implementing fly() 
};

调用的时候，你会采用如下的操作：

Airport BCIA(...);        //Beijing Capital International Airport;
Airplane *pa = new ModelC;
...
pa->fly(BCIA);            //call Airplane::fly

上面的程序试图以ModelA和ModelB的飞行方式来飞ModelC，用喷气式飞机的方式来飞螺旋桨飞机，要出人命啊。

问题不在于Airplance::fly有缺省行为，而在于ModelC在未说明“我要”的情况下就继承了该缺省行为。

我们可以避免这种做法：

class Airplane
{
   public:
   virtual void fly(const Airport &destination) = 0;
   ...
   protected:
   void defaultFly(const Airport &destination);  
};
void Airplane::defaultFly(const Airport &destination)
{
 //implementation of flying.   
}

将Airplane::fly改为一个pure virtual函数，这样的话，每个继承类都要自己实现fly：

class ModelA: public Airplane
{
   public:
   virtual void fly(const Airport &destination)
   {
       defaultFly(destination);
   }
   ...  
};

class ModelB: public Airplane
{
   public:
   virtual void fly(const Airport &destination)
   {
      defaultFly(destination);
   }    
   ...
};    

现在ModelC必须自己实现fly函数来，嘿嘿：

class ModelC: public Airplane
{
   virtual void fly(const Airport &destination);
   ... 
};

void ModelC::fly(const Airport &destination)
{
  //ModelC's way.
}

这种方式可能因为使用者的复制粘贴而错误，但是比之前有了保障。至于Airplane::defaultFly，现在设置成了protected，因为他是继承类的实现方式，用户只在意飞机能不能飞，不在意怎么飞的。

当然，现在这种方式也有个问题，多定义了一个defaultFly，可能会导致命名空间污染的问题。我们可以用下面这种方式，就是纯虚函数必须在继承类中重新声明，但是他们可以拥有自己的实现。例如：

class Airplane
{
    public:
        virtual void fly(const Airport &destination) = 0;
};
void Airplane::fly(const Airport &destination)
{
    //do flying;
}

class ModelA: public Airplane
{
    public:
        virtual void fly(const Airport &destination)
        {
            Airplane::fly(destination);
        }
        ...
};

class ModelB: public Airplane
{
    public:
        virtual void fly(const Airport &destination)
        {
            Airplane::fly(destination);
            ...
         }
};

class ModelC: public Airplane
{
    public:
        virtual void fly(const Airport &destination);
        ...
};
void ModelC::fly(const Airport &destination)
{
   //do ModelC's flying;
}    

最后，对于objectID这个非虚函数，意味着在继承类中，不需要对其进行修改。所以在继承类中不建议重新定义。这个会在下个议题中阐述。