C++中的抽象类与接口

在面向对象编程时，有一些抽象的概念，而且可以从生活中映射过来，比方如何求一个图形的面积？这里的问题就是：没说明是求什么图形的面积，所以就求不出图形的面积，但是图形在我们生活中却是一个实实在在存在的概念，没有具体的对象实例。

同样在面向对象编程中，这个抽象的概念就对应到抽象类
- 抽象类可用于表示现实世界中的抽象概念
- 抽象类是一种只能定义类型，不能产生对象的类
- 抽象类只能被继承并且重写相关的函数
- 抽象类的直接特征是相关函数没有完整的实现

有了以上概念，我们就能理解图形这个抽象的概念，图形没有具体个例的，仅仅是一个概念，要求图形面积，只能得到具体什么图形，矩形还是圆形，这在面向对象中就像父子之间的继承关系一样，可理解为矩形、圆形都继承自图形，并且矩形、圆形才能产生具体对象

- 在C++中没有抽象类的概念
- C++ 中通过纯虚函数实现抽象类
- 纯虚函数是只定义原型，没有具体实现的函数
- 一个C++类中存在纯虚函数，那么这个类就成为了抽象类
- C++中的抽象类不能定义对象，只能被子类继承，并且在子类中重写纯虚函数，假如子类中没有重写纯虚函数，那么子类也会成为抽象类

C++中纯虚函数的语法规则如下

class className
{
public:
    virtual void fun() = 0;	//只有声明没有实现
};

在C++类中，要声明纯虚函数，只需要在虚函数后边加"= 0 "即可，不需要实现函数体。下边我们来实现一个图形抽象类，并实现两个子类，一个矩形一个圆形

#include <iostream>

using namespace std;

class Shape	//定义一个图形抽象类
{
private:
    int m_value;
public:
    virtual double area() = 0;	//求面积函数为纯虚函数
};

class Rect : public Shape	//定义矩形类，继承自图形类
{
private:
    double m_height;
    double m_width;
public:
    Rect(double w, double h)
    {
	m_height = h;
	m_width = w;
    }

    double area()	
    {
	return m_width * m_height;
    }
};

class Circle : public Shape		//定义圆形类，继承自图形类
{
private:
    double m_Radius;
public:
    Circle(double r)
    {
   	m_Radius = r;
    }

    double area()
    {
	return 3.14*m_Radius*m_Radius;
    }
};

double getArea(Shape* p)	//公有函数，参数为图形类指针
{
    return p->area();	//计算面积
}

void main()
{
    //Shape s;	//Error,不能定义抽象类的对象
    Circle c(2);
    Rect r(4,4);

    cout << "Circle area = " << getArea(&c) << endl;
    cout << "Rect area = " << getArea(&r) << endl;
	
    system("pause");
}

上边的代码中我们想在main函数中定义一个Shape抽象类对象，但是编译器是不允许的，因为抽象类只能被继承，上边的代码编译执行如下

使用抽象类，是的我们的代码比较统一，只要传入相应的子类对象地址就可以，这也是多态。

在面向对象中，还有一种类成为接口，接口是一种特殊的抽象类，体现在C++中需要满足如下
- 类中没有定义任何成员变量
- 所有的成员函数都是公有的纯虚函数
- 接口是一种特殊的抽象类

接口拥有抽象类的所有属性，即只能被继承，不能实例化，下边就是一个接口的示例，我们定义的是一个求图形周长跟面积的接口

#include <iostream>

using namespace std;

class Shape	//定义一个图形接口类
{
public:
    virtual double area() = 0;			//求面积函数为纯虚函数
    virtual double perimeter() = 0;		//求周长函数为纯虚函数
};

class Rect : public Shape	//定义矩形类，继承自图形类接口
{
private:
    double m_height;
    double m_width;
public:
    Rect(double w, double h)	
    {
	m_height = h;
	m_width = w;
    }

    double area()		//重写纯虚函数
    {
	return m_width * m_height;
    }
    double perimeter()	//重写纯虚函数
    {
	return 2*(m_width + m_height);
    }
};

class Circle : public Shape		//定义圆形类，继承自图形类接口
{
private:
    double m_Radius;
public:
    Circle(double r)
    {
	m_Radius = r;
    }

    double area()	//重写纯虚函数
    {
	return 3.14*m_Radius*m_Radius;
    }

    double perimeter()	//重写纯虚函数
    {
	return 2*3.14*m_Radius;
    }
};

double getArea(Shape* p)	//公有函数，参数为图形类指针
{
    return p->area();	//计算面积
}
double getPerimeter(Shape* p)
{
    return p->perimeter();
}

void main()
{
    Circle c(2);
    Rect r(4,4);

    cout << "Circle area = " << getArea(&c) << endl;
    cout << "Circle perimeter = " << getPerimeter(&c) << endl;
    cout << "Rect area = " << getArea(&r) << endl;
    cout << "Rect perimeter = " << getPerimeter(&r) << endl;

    system("pause");
}

以上就是我们定义的图形接口，并在子类中重写纯虚函数，下边是编译输出

接口的概念，是的我们的面向对象的封装性更加完善

总结
- 抽象类用于描述现实世界中的抽象概念
- 抽象类只能被继承不能创建对象
- C++中通过纯虚函数来实现抽象类
- 类中只有公有纯虚函数时成为接口
- 接口是一种特殊的抽象类

C++中的抽象类与接口

猜你喜欢