C++ 中多态性在实际项目中的应用场景有哪些？C++ 中面向对象编程如何实现数据隐藏？

一、C++ 中多态性在实际项目中的应用场景

（一）图形绘制系统

背景和需求

在图形绘制软件中，可能需要绘制多种不同的图形，如圆形、矩形、三角形等。每个图形都有自己的绘制方法，但是在处理图形集合进行绘制操作时，希望能够以统一的方式来调用它们的绘制函数。

多态的实现方式和优势

可以定义一个基类Shape，其中有一个纯虚函数draw()。然后让Circle、Rectangle、Triangle等类都继承自Shape并实现自己的draw()函数。

例如：

 class Shape {
   public:
       virtual void draw() = 0;
   };
   class Circle : public Shape {
   public:
       void draw() override {
           // 绘制圆形的具体代码
       }
   };
   class Rectangle : public Shape {
   public:
       void draw() override {
           // 绘制矩形的具体代码
       }
   };

当有一个vector<Shape*>存储各种图形的指针时，可以通过循环调用每个图形对象的draw()函数，而不需要为每种图形单独编写绘制代码。这样的代码结构更易于维护和扩展。例如：

int main() {
       std::vector<Shape*> shapes;
       shapes.push_back(new Circle());
       shapes.push_back(new Rectangle());
       for (Shape* shape : shapes) {
           shape->draw();
       }
       return 0;
   }

（二）游戏开发中的角色行为

背景和需求

在游戏中，不同的角色（如战士、法师、刺客等）有不同的行为，如攻击、移动、使用技能等。但游戏引擎在处理角色行为更新时，希望能够以统一的方式调用这些行为函数。

多态的实现方式和优势

可以定义一个基类Character，其中有虚函数attack()、move()等。然后不同的角色类继承自Character并实现自己的行为函数。

例如：

  class Character {
   public:
       virtual void attack() = 0;
       virtual void move() = 0;
   };
   class Warrior : public Character {
   public:
       void attack() override {
           // 战士攻击的具体代码
       }
       void move() override {
           // 战士移动的具体代码
       }
   };
   class Mage : public Character {
   public:
       void attack() override {
           // 法师攻击的具体代码
       }
       void move() override {
           // 法师移动的具体代码
       }
   };

游戏引擎可以通过一个Character指针数组或容器来管理游戏中的所有角色，在游戏循环中统一调用它们的行为函数，方便更新角色状态，提高代码的复用性和可扩展性。

二、C++ 中面向对象编程实现数据隐藏

访问控制修饰符的使用

C++ 中有三种访问控制修饰符：public、private和protected。

private成员变量和函数：将类的成员变量和函数声明为private，可以限制它们只能在类的内部被访问。例如：

 class MyClass {
   private:
       int privateVariable;
       void privateFunction() {
           // 这个函数只能在类内部访问
       }
   public:
       MyClass() {
           privateVariable = 0;
           privateFunction();
       }
   };

这样，外部代码无法直接访问privateVariable和privateFunction，只能通过类提供的public接口来间接操作或获取相关信息。

protected访问控制

protected成员对于类的外部是不可访问的，但是可以在派生类中访问。这在继承关系中很有用，它允许派生类继承基类的一些内部实现细节，但仍然限制外部对这些细节的访问。

例如：

 class Base {
   protected:
       int protectedVariable;
   public:
       Base() {
           protectedVariable = 1;
       }
   };
   class Derived : public Base {
   public:
       void accessProtected() {
           // 可以在派生类中访问基类的protected成员
           std::cout << protectedVariable << std::endl;
       }
   };

通过接口（public函数）访问数据

类通常会提供public函数来访问和修改private或protected的数据成员。这些public函数可以对数据进行合法性检查等操作，保证数据的完整性。

例如：

class DataHolder {
   private:
       int data;
   public:
       int getData() const {
           return data;
       }
       void setData(int newData) {
           if (newData > 0) {
               data = newData;
           }
       }
   };

这样，外部代码只能通过getData和setData函数来访问和修改data，而不能直接操作data，从而实现了数据隐藏和数据安全性。