手把手教你学C++（二十八）--C++抽象类

最新推荐文章于 2025-07-16 17:10:40 发布

小蘑菇二号

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分类专栏：手把手教你学C++ 文章标签： C++ 开发语言

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在 C++ 中，尽管没有像 Java 或 C# 那样的正式“接口”关键字，但可以通过抽象类（Abstract Class）来模拟接口的行为。抽象类是指至少包含一个纯虚函数的类，这样的类不能被实例化。派生类必须实现抽象类中的所有纯虚函数，否则派生类本身也将成为抽象类。

抽象类的定义

抽象类通常用来定义一组需要由派生类实现的方法，从而提供一种规范或协议。抽象类可以包含数据成员和其他成员函数，但最重要的是包含一个或多个纯虚函数。

示例：定义一个抽象类

cpp

深色版本

#include <iostream>
using namespace std;

// 抽象类
class Drawable {
public:
    // 纯虚函数
    virtual void draw() const = 0;

    // 虚析构函数
    virtual ~Drawable() {}
};

// 派生类
class Circle : public Drawable {
public:
    void draw() const override {
        cout << "Drawing a circle" << endl;
    }
};

class Square : public Drawable {
public:
    void draw() const override {
        cout << "Drawing a square" << endl;
    }
};

void renderShape(const Drawable& drawable) {
    drawable.draw(); // 多态调用
}

int main() {
    Circle circle;
    Square square;

    renderShape(circle); // 输出 Drawing a circle
    renderShape(square); // 输出 Drawing a square

    return 0;
}

在这个例子中，Drawable 类是一个抽象类，因为它包含了一个纯虚函数 draw()。Circle 和 Square 类继承自 Drawable 类，并实现了 draw() 方法。通过抽象类，我们可以定义一个统一的接口，并让不同的派生类来实现具体的行为。

抽象类的使用场景

抽象类通常用于定义一组共同的行为或属性，这些行为或属性应该由派生类来具体实现。抽象类可以定义一个框架，让派生类填充具体的实现细节。以下是几个常见的使用场景：

定义行为规范：当多个类共享一组行为，但具体实现各不相同时，可以定义一个抽象类来描述这些行为。
实现工厂模式：在工厂模式中，可以定义一个抽象类来描述产品的共性，然后由具体的工厂类来创建具体的实现。
实现策略模式：在策略模式中，可以定义一个抽象类来描述算法的共性，然后由具体的策略类来实现具体的算法。

示例：工厂模式

cpp

深色版本

#include <iostream>
using namespace std;

// 抽象类
class Shape {
public:
    virtual void draw() const = 0;
    virtual ~Shape() {}
};

// 派生类
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        cout << "Drawing a circle" << endl;
    }
};

class Square : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        cout << "Drawing a square" << endl;
    }
};

// 工厂类
class ShapeFactory {
public:
    static Shape* createShape(const std::string& type) {
        if (type == "circle") {
            return new Circle();
        } else if (type == "square") {
            return new Square();
        } else {
            return nullptr;
        }
    }
};

int main() {
    Shape* shape1 = ShapeFactory::createShape("circle");
    Shape* shape2 = ShapeFactory::createShape("square");

    shape1->draw(); // 输出 Drawing a circle
    shape2->draw(); // 输出 Drawing a square

    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}

在这个例子中，Shape 是一个抽象类，它定义了 draw() 方法。Circle 和 Square 类继承自 Shape 类，并实现了 draw() 方法。ShapeFactory 类负责根据类型创建具体的 Shape 对象。