抽象类和接口

什么是抽象类

• 用来表示现实世界中的抽象概念
• 是一种只能定义类型,而不能产生对象的类
• 只能被子类继承,且抽象类的相关成员函数没有完整的体现,用来被子类重写.

比如图形(Shape)类, 就是一个抽象的概念,因为我们无法计算这个“图形”的面积,所以它的成员函数area()是空的。

而继承它的子类(矩形,圆形,三角形等)就可以去重写area()成员函数. 里面通过数学公式,计算出面积.

参考图形(Shape)类,代码如下:

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

既然Shape是个抽象的类,那就根本没有该类的对象,我们该如何避免他人使用Shape类创建对象呢？

答:

在C++中,通过纯虚函数来避免 

• 纯虚函数只需要声明函数名,不用实现函数内容.通过子类去实现
• 当类中有纯虚函数时,该类就无法创建对象,因为纯虚函数里没有具体内容,所以这个类便成为了抽象类.
• 如果子类没有实现存虚函数,则子类也会成为抽象类

 

纯虚函数

纯虚函数需要在声明函数名前面加上virtual,在最后面加个=0;

比如:

class Shape{public:       virtual double area()=0;               //不需要实现函数内容};

 

接口

当类满足下面条件,则称为接口

• 类中没有定义任何成员变量
• 所有的成员函数都是公有的,并且都是纯虚函数
• 接口是一种特殊的抽象类

举个例子

比如我们的蓝牙,可以打开,关闭,收发数据

而网卡也一样,可以打开,关闭,收发数据.

类似的还有串口等等

这些类都拥有同样的行为,只是内容不同,所以它们的父类Channel只需要构造纯虚函数,所以便被称为接口,该父类代码如下:

class Channel{public       virtual bool open()=0;       virtual bool close()=0;       virtual bool send(char* buf,int len)=0;       virtual bool recv(char* buf,int len)=0;};

 

 

多重继承

• 一个类可以继承于多个父类
• 子类拥有所有父类的成员变量和函数
• 子类对象可以当做任意父类对象使用

例如:

class Derived : public BaseA,                public BaseB,                public BaseC{         //... ...}

多重继承的问题1

当多个不同的父类指针指向同一个多重继承的子类时,可能拥有不同地址

比如:

#include 
     
       using namespace std;class BaseA{    int ma;public:    BaseA(int a)   {        ma = a;   }    int getA()   {        return ma;   }};class BaseB{    int mb;public:    BaseB(int b)   {        mb = b;   }    int getB()   {        return mb;   }};class Derived : public BaseA, public BaseB{    int mc;public:     Derived(int a, int b, int c) : BaseA(a), BaseB(b)    {        mc = c;    }};int main(){     Derived d(1, 2, 3);    BaseA* pa = &d;    BaseB* pb = &d;    if((void *)pa==(void *)pb)   {       cout<<"true"<
     

运行打印:

false&d= 0x28fefcpa= 0x28fefcpb= 0x28ff00

为什么,pa指针和pb指针都指向d对象,它们的地址却有所不同？

这是因为Derived d对象地址里依次存了两个不同的父类成员变量值,如下图所示:

 

从上图看到,其实pa和pb还是位于d对象地址里,只是指向的位置不同而已.所以在多重继承里,最好不要使用等号直接判断两个指针对象是否相等.

 

多重继承的问题2

多重继承可能产生冗余的成员

比如:

老师teacher类,学生student类都继承于people类

而有些老师,为了工作还要考博士学位,既是老师又是学生,所以同时继承于老师teacher类,学生student类,则该类的成员便会拥有两个people类成员,从而产生冗余

 

在工程中,如何正确使用多重继承

• 只继承一个父类和多个接口
• 由于接口只有存虚函数,从而避免了冗余的成员
• 在父类中提供equal()成员函数,
• 通过equal()成员函数来判断指针是否指向当前对象,使用dynamic_cast强制转换 

例如:

#include 
     
       using namespace std;class Base{protected:    int mi;public:     Base(int i)    {        mi = i;    }     int getI()    {        return mi;    }     bool equal(Base* obj)    {        return (this == obj);    }};class Interface1{public:    virtual void add(int i) = 0;    virtual void minus(int i) = 0;};class Interface2{public:    virtual void multiply(int i) = 0;    virtual void divide(int i) = 0;};class Derived : public Base, public Interface1, public Interface2{public:     Derived(int i) : Base(i)    {    }     void add(int i)    {        mi += i;    }     void minus(int i)    {        mi -= i;    }     void multiply(int i)    {        mi *= i;    }    void divide(int i)    {         if( i != 0 )        {            mi /= i;        }    }};int main(){    Derived d(100);    Derived* p = &d;    Interface1* pInt1 = &d;    Interface2* pInt2 = &d;    cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 100    pInt1->add(10);    pInt2->divide(11);    pInt1->minus(5);    pInt2->multiply(8);    cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 40    cout << "pInt1 == p : " << p->equal(dynamic_cast
      
       (pInt1)) << endl;　　　　    cout << "pInt2 == p : " << p->equal(dynamic_cast
       
        (pInt2)) << endl;    cout << "&d == p : " << p->equal(dynamic_cast
        
         (&d)) << endl;    return 0;}
        
       
      
     

运行打印:

p->getI() = 100p->getI() = 40pInt1 == p : 1pInt2 == p : 1&d== p : 1

可以发现,使用dynamic_cast转换,判断出来的地址就是相等的.

以p->equal(dynamic_cast<Base*>(pInt1))为例,我们编译时,编译器就会去检查pInt1所在的地址,然后找到是d对象,通过d对象找到Base父类,从而去修正pInt1指针的地址.