上一讲中鸡啄米讲了多态性中的重要概念,虚函数。本节主要讲解另一个软件开发中经常用到的多态概念--抽象类。

       抽象类可以为某个类族提供统一的操作接口。外部可以透明的使用抽象类的统一接口,而不需要知道到底是调用的抽象类的哪个派生类的成员函数。其实这些也可以通过在基类中定义虚函数来实现,但抽象类跟一般类不同的是,它使用纯虚函数,不需要定义纯虚函数的实现,而且抽象类不能实例化,即不能定义抽象类的对象,只能从它继承出非抽象派生类再实例化。

       抽象类的定义就是,含有纯虚函数的类。纯虚函数跟一般的虚函数有很大不同。我们下面来了解下纯虚函数。

       一.纯虚函数

       即使有的虚函数在基类中不需要做任何工作,我们也要写出一个空的函数体,这时这个函数体没有什么意义,重要的是此虚函数的原型声明。C++为我们提供了纯虚函数,让我们在这种情况下不用写函数实现,只给出函数原型作为整个类族的统一接口就可以了,函数的实现可以在派生类中给出。

       纯虚函数是在基类中声明的,声明形式为:

       virtual 函数类型 函数名(参数表) = 0;

       大家可以看到,纯虚函数的声明形式与一般虚函数类似,只是最后加了个“=0”。纯虚函数这样声明以后,在基类中就不再给出它的实现了,各个派生类可以根据自己的功能需要定义其实现。

       二.抽象类

       上面说到,抽象类就是含有纯虚函数的类。抽象类可以为某个类族定义统一的接口,接口的具体实现是在派生类中给出。这种实现就具有多态特性。

       这里要注意的是,抽象类的派生类如果没有实现所有的纯虚函数,只给出了部分纯虚函数的实现,那么这个派生类仍然是抽象类,仍然不能实例化,只有给出了全部纯虚函数的实现,派生类才不再是抽象类并且才可以实例化。

       我们不能声明抽象类的对象,使用抽象类一般是通过声明抽象类的指针或引用,将指针或引用指向派生类的对象,访问派生类的成员。

鸡啄米:C++编程入门系列之四十九(多态性:抽象类)

       鸡啄米在这里把上一讲中的例程进一步修改,将基类Base中的show函数声明为纯虚函数,这时Base类就是一个抽象类,我们不能声明Base类的对象了,但是可以声明Base类的指针,指向派生类Child0和Child1的对象,通过此指针访问派生类的虚函数。程序如下:
    
       #include <iostream>
       using namespace std;
       class Base           // 抽象类Base的声明
       {
       public:
                 virtual void show() = 0;      // 纯虚函数成员show
       };
       class Child0 : public Base     // 类Base的公有派生类Child0的声明
       {
       public:
                 void show()    { cout << "Child0::show()" << endl; }    // 虚成员函数show
       };
       class Child1 : public Child0   // 类Child0的公有派生类Child1的声明
       {
       public:
                 void show()    { cout << "Child1::show()" << endl; }    // 虚成员函数show
       };
       void CallShow(Base *pBase)     // 一般函数,参数为基类指针
       {
                pBase->show();
       }
       int main()
       {
               Base *pBase;             // 声明Base类的指针
               Child0 ch0;                 // 声明Child0类的对象
               Child1 ch1;                 // 声明Child1类的对象
               pBase = &ch0;           // 将Child0类对象ch0的地址赋值给Base类指针pBase
               CallShow(pBase);
               pBase = &ch1;           // 将Child1类对象ch1的地址赋值给Base类指针pBase
               CallShow(pBase);
               return 0;
       }

       程序运行结果为:

       Child0::show()
       Child1::show()

       这里派生类Child0和Child1的虚函数show并没有使用关键字virtual显式说明,因为Child0和Child1中的虚函数和基类Base中的纯虚函数名称一样,参数和返回值都相同,编译器会自动识别其为虚函数。

       上面的程序中,基类Base是抽象类,为整个类族提供了统一的外部接口。派生类Child0中给出了全部纯虚函数的实现(其实只有一个纯虚函数--show),因此不再是抽象类,可以声明它的对象。Child0的派生类Child1当然也不是抽象类。根据赋值兼容规则,基类Base的指针可以指向派生类Child0和Child1的对象,通过此指针可以访问派生类的成员,这样就实现了多态。

       抽象类确实是比较抽象,作为编程入门学习者可能还不能灵活运用。但当有了些经验以后,你就会意识到抽象类的重要性,它几乎是程序设计中必不可少的。鸡啄米相信大家只要认真的学,多写写程序,很快就会用的得心应手的。最后依然欢迎大家有问题在鸡啄米博客留言。谢谢大家。

 

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2012年2月4日
作者:鸡啄米 分类:软件开发 浏览: 评论:23