[22] 繼承 — 抽象基類(ABCs) · C++ FAQ Lite

# [22] 繼承 — 抽象基類(ABCs) ## FAQs in section [22]: * [22.1] 將接口和實現分離的作用是什么？ * [22.2] 在C++中如何分離接口和實現（就象?Modula-2）？ * [22.3] 什么是?ABC？ * [22.4] 什么是“純虛”成員函數？ * [[22.5] 如何為包含指向（抽象）基類的指針的類定義拷貝構造函數或賦值操作符？ ](abcs.html#[22.5]) ## 22.1 將接口和實現分離的作用是什么？接口是公司最有價值的資源。設計接口比用一堆類來實現這個接口更費時間。而且接口需要更昂貴的人力的時間。既然接口如此有價值，它們應該被保護，以免因為數據結構和其他實現的改變而被破壞。因此，應該將接口和實現分離。 ## 22.2 在C++中如何分離接口和實現（就象?Modula-2）？使用ABC。（譯注：即抽象基類?abstract?base?class） ## 22.3 什么是?ABC? 抽象基類（abstract base class）。在設計層次，抽象基類（ABC）對應于抽象概念。如果你問一個機修工他是否修理交通工具，他可能想知道你所說的是哪種交通工具。他不修理航天飛機、遠洋輪、自行車或核潛艇。問題在于“交通工具”是一個抽象概念（例如，除非你知道你要建造哪種交通工具，否則你無法建造一個“交通工具”）。在C++中，`Vehicle`（交通工具）類是一個ABC，而`Bicycle`（自行車），`SpaceShuttle`（航天飛機）等則是派生類（`OceanLiner(遠洋輪）`是一種`Vehicle`）。在真實世界的OO中，ABC無處不在。在程序語言層次上，抽象基類（ABC）是有一個或多個純虛成員函數的類。無法建立抽象基類的對象（實例）。 ## 22.4 什么是“純虛”成員函數？將普通類變成抽象基類（也就是ABC）的成員函數。通常只在派生類中實現它。某些成員函數只在概念中存在，而沒有合理的定義。例如，假設我讓你在坐標`(x,y)`處畫一個圖形，大小為?7。你會問我：“我應該畫哪種圖形？”（圓，矩形，六邊形等，畫法都不同）。在C++中，我們必須指出?`draw()`?成員函數的實在物（由此用戶才能在有一個`Shape*`或者?`Shape&`?的時候調用它），但我們認識到，在邏輯上，它只能在子類中被定義： ``` ?class?Shape?{ ?public: ???virtual?void?draw()?const?=?0;??//?=?0?表示它是?"純虛"?的 //?... ?}; ``` 這個純虛函數使?`Shape`?成為了ABC（抽象基類）。如果你愿意，你可以將“`=?0;`”語法看作為代碼位于NULL指針處。因此?`Shape`?向它的用戶承諾了一個服務，然而?`Shape`?無法提供任何代碼來實現這個承諾。這樣做使得即使基類沒有足夠的信息來實際定義成員函數時，也強制了任何由?`Shape`?派生的具體類的對象須給出成員函數。注意，為純虛函數提供一個實現是可能的，但是這樣通常會使初學者糊涂，并且最好避免這樣，直到熟練之后。 ## 22.5 如何為包含指向（抽象）基類的指針的類定義拷貝構造函數或賦值操作符？如果類擁有被（抽象）基類指針指向的對象，則在（抽象）基類中使用虛構造函數用法](virtual-functions.html#[20.5])。就如同一般用法一樣，在基類中聲明一個[純虛方法?`clone()`?： ``` ?class?Shape?{ ?public: ???//?... ???virtual?Shape*?clone()?const?=?0;???//?虛擬（拷貝）構造函數 //?... ?}; ``` 然后在每個派生類中實現?`clone()`方法： ``` ?class?Circle?:?public?Shape?{ ?public: ???//?... ???virtual?Shape*?clone()?const?{?return?new?Circle(*this);?} ???//?... ?}; ?class?Square?:?public?Shape?{ ?public: ???//?... ???virtual?Shape*?clone()?const?{?return?new?Square(*this);?} ???//?... ?}; ``` 現在假設每個 `Fred` 對象有一個?`Shape`對象。`Fred`對象自然不知道?`Shape`是圓還是矩形還是……。`Fred`的拷貝構造函數和賦值操作符將調用`Shape`的`clone()`方法來拷貝對象： ``` ?class?Fred?{ ?public: ???Fred(Shape*?p)?:?p_(p)?{?assert(p?!=?NULL);?}???//?p?must?not?be?NULL ??~Fred()?{?delete?p_;?} ???Fred(const?Fred&?f)?:?p_(f.p_->clone())?{?} ???Fred&?operator=?(const?Fred&?f) ?????{ ???????if?(this?!=?&f)?{??????????????//?檢查自賦值_ ?????????Shape*?p2?=?f.p_->clone();???//?Create?the?new?one?FIRST... ?????????delete?p_;???????????????????//?...THEN?delete?the?old?one ?????????p_?=?p2; ???????} ???????return?*this; ?????} ???//?... ?private: ???Shape*?p_; ?}; ```