C++ 接口（抽象類）

C++ 接口（抽象類）

接口描述了類的行為和功能，而不需要完成類的特定實(shí)現(xiàn)。

C++ 接口是使用抽象類來(lái)實(shí)現(xiàn)的，抽象類與數(shù)據(jù)抽象互不混淆，數(shù)據(jù)抽象是一個(gè)把實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與相關(guān)的數(shù)據(jù)分離開的概念。

如果類中至少有一個(gè)函數(shù)被聲明為純虛函數(shù)，則這個(gè)類就是抽象類。純虛函數(shù)是通過(guò)在聲明中使用 "= 0" 來(lái)指定的，如下所示：

class Box
{
   public:
      // 純虛函數(shù)
      virtual double getVolume() = 0;
   private:
      double length;      // 長(zhǎng)度
      double breadth;     // 寬度
      double height;      // 高度
};

設(shè)計(jì)抽象類（通常稱為 ABC）的目的，是為了給其他類提供一個(gè)可以繼承的適當(dāng)?shù)幕?。抽象類不能被用于?shí)例化對(duì)象，它只能作為接口使用。如果試圖實(shí)例化一個(gè)抽象類的對(duì)象，會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。

因此，如果一個(gè) ABC 的子類需要被實(shí)例化，則必須實(shí)現(xiàn)每個(gè)虛函數(shù)，這也意味著 C++ 支持使用 ABC 聲明接口。如果沒(méi)有在派生類中重載純虛函數(shù)，就嘗試實(shí)例化該類的對(duì)象，會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。

可用于實(shí)例化對(duì)象的類被稱為具體類。

抽象類的實(shí)例

請(qǐng)看下面的實(shí)例，基類 Shape 提供了一個(gè)接口 getArea()，在兩個(gè)派生類 Rectangle 和 Triangle 中分別實(shí)現(xiàn)了 getArea()：

#include <iostream>
 
using namespace std;
 
// 基類
class Shape 
{
public:
   // 提供接口框架的純虛函數(shù)
   virtual int getArea() = 0;
   void setWidth(int w)
   {
      width = w;
   }
   void setHeight(int h)
   {
      height = h;
   }
protected:
   int width;
   int height;
};
 
// 派生類
class Rectangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height); 
   }
};
class Triangle: public Shape
{
public:
   int getArea()
   { 
      return (width * height)/2; 
   }
};
 
int main(void)
{
   Rectangle Rect;
   Triangle  Tri;
 
   Rect.setWidth(5);
   Rect.setHeight(7);
   // 輸出對(duì)象的面積
   cout << "Total Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;

   Tri.setWidth(5);
   Tri.setHeight(7);
   // 輸出對(duì)象的面積
   cout << "Total Triangle area: " << Tri.getArea() << endl; 

   return 0;
}

當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：

Total Rectangle area: 35
Total Triangle area: 17

從上面的實(shí)例中，我們可以看到一個(gè)抽象類是如何定義一個(gè)接口 getArea()，兩個(gè)派生類是如何通過(guò)不同的計(jì)算面積的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)相同的函數(shù)。

設(shè)計(jì)策略

面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)可能會(huì)使用一個(gè)抽象基類為所有的外部應(yīng)用程序提供一個(gè)適當(dāng)?shù)摹⑼ㄓ玫?、?biāo)準(zhǔn)化的接口。然后，派生類通過(guò)繼承抽象基類，就把所有類似的操作都繼承下來(lái)。

外部應(yīng)用程序提供的功能（即公有函數(shù)）在抽象基類中是以純虛函數(shù)的形式存在的。這些純虛函數(shù)在相應(yīng)的派生類中被實(shí)現(xiàn)。

這個(gè)架構(gòu)也使得新的應(yīng)用程序可以很容易地被添加到系統(tǒng)中，即使是在系統(tǒng)被定義之后依然可以如此。