C++中的抽象类和接口

抽象类

• 面向对象中的抽象类

  • 可用于表示现实世界中的抽象概念
  • 是一种智能定义类型，而不能产生对象的类
  • 只能被继承并重写相关函数
  • 直接特征是相关函数没有完整的实现

• Shape是现实世界中各种图形的抽象概念

• 因此：

  • 程序中必须能够反映抽象的图形
  • 程序中通过抽象类表示图形的概念
  • 抽象类不能创建对象，只能用于继承

纯虚函数

• C++语言中没有抽象类的概念
• C++中通过纯虚函数实现抽象类
• 纯虚函数是指只定义原型的成员函数
• 一个C++类中存在纯虚函数就成为了抽象类
• 纯虚函数的语法规则：

class Shape
{
    public:
        virtual double area() = 0;
};

这里 = 0 用于告诉编译器当前是声明纯虚函数，因此不需要定义函数体。
举一个例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//抽象类 Shape
class Shape
{
public:
    //声明一个纯虚函数
    virtual double area() = 0;
};

//继承Shape抽象类
class Rect : public Shape
{
    int ma;
    int mb;
public:
    Rect(int a, int b)
    {
        ma = a;
        mb = b;
    }
    //实现父类的纯虚函数
    //然后成为虚函数
    double area()
    {
        return ma * mb;
    }
};

//继承Shape抽象类
class Circle : public Shape
{
    int mr;
public:
    Circle(int r)
    {
        mr = r;
    }
    //实现父类的纯虚函数
    //然后成为虚函数
    double area()
    {
        return 3.14 * mr * mr;
    }
};

//这里使用到多态特性
void area(Shape* p)
{
    double r = p->area();
    
    cout << "r = " << r << endl;
}

int main()
{
    //定义2个子类
    Rect rect(1, 2);
    Circle circle(10);
    
    //传递子类对象，使用多态特性
    area(&rect);
    area(&circle);
    
    return 0;
}

输出结果为：

r = 2
r = 314

这里的Shape抽象类只能用作父类被继承，子类必须实现纯虚函数的具体功能。子类中实现了父类的纯虚函数后成为虚函数。如果子类没有实现纯虚函数，则子类成为抽象类。

接口

• 满足下面条件的C++类则成为接口
  • 类中没有定义任何的成员变量
  • 所有的成员函数都是公有的
  • 所有的成员函数都是纯虚函数
  • 接口是一种特殊的抽象类

举个例子：

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

//定义接口Channel
class Channel
{
    //没有成员变量
public:
    //所有成员函数都是公有的
    //所有成员函数都是纯虚函数
    virtual bool open() = 0;
    virtual void close() = 0;
    virtual bool send(char* buf, int len) = 0;
    virtual int receive(char* buf, int len) = 0;
};

int main()
{
    return 0;
}