c++抽象类和接口_c++ 通过定义一个基类或接口,并让多个派生类实现这个接口,每个派生类可以有不同的-优快云博客

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在C++中，抽象类和接口是实现多态性和设计灵活性的关键概念。它们允许开发者定义一组方法，而不需要提供具体的实现，从而使得不同的类可以以不同的方式实现这些方法。以下是对抽象类和接口的详细解释及示例。

抽象类

定义：抽象类是一个包含至少一个纯虚函数的类。纯虚函数是没有实现的虚函数，通常用 = 0 来表示。抽象类不能被实例化，但可以被继承。

用途：

定义一个基类，提供接口和部分实现。
强制派生类实现特定的功能。

示例：

#include <iostream>

// 抽象类
class Shape {
public:
    // 纯虚函数
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
    virtual double area() = 0; // 纯虚函数

    // 可以有普通成员函数
    void print() {
        std::cout << "This is a shape." << std::endl;
    }
};

// 派生类
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }

    double area() override {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
};

// 另一个派生类
class Rectangle : public Shape {
private:
    double width, height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}

    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
    }

    double area() override {
        return width * height;
    }
};

int main() {
    Shape* shape1 = new Circle(5);
    Shape* shape2 = new Rectangle(4, 6);

    shape1->draw();
    std::cout << "Area: " << shape1->area() << std::endl;

    shape2->draw();
    std::cout << "Area: " << shape2->area() << std::endl;

    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}

接口

定义：在C++中，接口通常是一个只包含纯虚函数的类。虽然C++没有专门的接口关键字，但可以通过定义一个只包含纯虚函数的类来实现接口的概念。

用途：

定义一组方法，任何实现该接口的类都必须提供这些方法的实现。

示例：

#include <iostream>

// 接口
class Drawable {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
    virtual ~Drawable() {}     // 虚析构函数
};

// 实现接口的类
class Triangle : public Drawable {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a triangle." << std::endl;
    }
};

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

int main() {
    Drawable* shape1 = new Triangle();
    Drawable* shape2 = new Square();

    shape1->draw();
    shape2->draw();

    delete shape1;
    delete shape2;

    return 0;
}

抽象类与接口的比较

特性	抽象类	接口
纯虚函数	可以有纯虚函数和普通成员函数	只能有纯虚函数
构造函数	可以有构造函数	不能有构造函数
访问修饰符	可以有访问修饰符（public, protected, private）	只能是public
继承	可以继承其他类	不能继承其他类
实现	可以提供部分实现	不提供任何实现

总结

抽象类：用于定义一个基类，可以包含部分实现，允许派生类继承和重写。
接口：用于定义一组方法，任何实现该接口的类都必须提供这些方法的实现。

这两者在设计模式和面向对象编程中都非常重要，能够帮助开发者创建灵活和可扩展的代码结构

设计灵活性

设计灵活性是软件工程中的一个重要原则，它使得系统能够适应变化的需求和环境。抽象类和接口在实现这一原则方面发挥了重要作用。

扩展性

轻松添加新功能：使用抽象类和接口，开发者可以在不修改现有代码的情况下添加新功能。例如，假设有一个图形处理程序，最初只支持圆形和矩形。如果需要支持多边形，只需创建一个新的 Polygon 类，继承自 Shape 或实现 Drawable 接口，而不需要修改其他形状的实现。这种方式减少了对现有代码的影响，降低了引入错误的风险。
```
class Polygon : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a polygon." << std::endl;
    }
};
```
遵循开闭原则：扩展性与开闭原则密切相关。开闭原则（Open/Closed Principle）是指软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。通过使用抽象类和接口，开发者可以在不修改现有代码的情况下扩展系统功能。

解耦

降低耦合度：抽象类和接口使得代码的不同部分之间的耦合度降低。调用者只依赖于接口或抽象类，而不依赖于具体的实现。这种解耦使得系统的各个部分可以独立开发、测试和维护。
提高可测试性：由于代码的不同部分之间的依赖关系减少，单元测试变得更加容易。可以使用模拟对象（mock objects）来替代具体实现，从而测试调用者的行为，而不需要依赖于具体的实现细节。

实现细节隐藏

封装实现细节：抽象类和接口允许开发者隐藏实现细节。调用者只需要知道如何使用接口，而不需要了解具体的实现。这种封装提高了代码的可读性和可维护性，使得开发者可以专注于接口的使用，而不是实现的复杂性。
促进代码重用：通过定义清晰的接口，开发者可以在不同的上下文中重用相同的实现。例如，多个类可以实现相同的接口，从而在不同的场景中使用相同的功能。