C/C++中抽象类详解及其作用介绍

概述

抽象类 (abstract class), 是一些不用来定义对象, 而只作为基类被继承的类. 由于抽象类常用作基类, 所以通常称为抽象基类 (abstract base class).

C/C++中抽象类详解及其作用介绍

定义抽象类的唯一目的, 就是去建立派生类. 我们在抽象类基础上要定义出功能各异的派生类, 再用这些派生类去建立对象.

抽象类 vs 具体类

凡是包含纯虚函数的类都是抽象类. 纯虚函数不用实现, 故不能被调用, 抽象类无法建立对象. 抽象类的作用是作为一个类簇的共同基类, 即为一个类簇提供一个公共接口.

C/C++中抽象类详解及其作用介绍

许多好的面向对象的系统, 其层次结构的顶部是一个抽象类, 甚至顶部有好几层都是抽象类. 如果在抽象类所派生出的新类中对基类的所有纯虚数进行了定义. 那么这些函数就被赋予了具体的功能, 可以被调用. 这个派生类就不是抽象类, 而是可以用来定义对象的具体类 (concrete class).

如果在派生类中每有对所有纯函数进行定义, 则此派生类仍然是抽象类, 不能用来定义对象.

案例

创建基类 Shape (形状), 作为抽象类. Point (点), Circle (园) 是 Shape 类的直接派生类和间接派生类, Cylinder (圆柱体) 是 Shape 的间接派生类.

Shape 类:

#ifndef PROJECT6_SHAPE_H
#define PROJECT6_SHAPE_H

class Shape {
public:
  virtual double area() const {return 0.0;}
  virtual double volume() const {return 0.0;}
  virtual void shapeName() const = 0;
};

#endif //PROJECT6_SHAPE_H

Point:

#ifndef PROJECT6_POINT_H
#define PROJECT6_POINT_H

#include <iostream>
#include "Shape.h"
using namespace std;

class Point : public Shape{
private:
  double a, b;
public:
  Point(double p1, double p2) : a(p1), b(p2) {};
  virtual void shapeName() const {  // 对虚函数进行再定义
      cout << "This is point with a = "<< a <<" b = " << b << endl;
  }
};

#endif //PROJECT6_POINT_H

Circle:

#ifndef PROJECT6_CIRCLE_H
#define PROJECT6_CIRCLE_H

#include <iostream>
#include "Shape.h"
using namespace std;

class Circle : public Shape{
protected:
  double r;
public:
  Circle(double radius) : r(radius) {};
  virtual void shapeName() const {  // 对虚函数进行再定义
      cout << "This is circle with r = "<< r << endl;
  }
};

#endif //PROJECT6_CIRCLE_H

Cylinder 类:

#ifndef PROJECT6_CYLINDER_H
#define PROJECT6_CYLINDER_H

#include <iostream>
#include "Circle.h"
using namespace std;

class Cylinder : public Circle{
private:
  double h;
public:
  Cylinder(double r, double height) : Circle(r), h(height) {};
  virtual void shapeName() const {  // 对虚函数进行再定义
      cout << "This is circle with r = "<< r << " h = " << h << endl << endl;
  }
};

#endif //PROJECT6_CYLINDER_H

main:

#include <iostream>
#include "Shape.h"
#include "Point.h"
#include "Circle.h"
#include "Cylinder.h"
using namespace std;

int main() {
  // 创建对象
  Point point1(1.2, 2.3);  // 点对象
  Circle circle1(2.5);  // 圆对象
  Cylinder cylinder1(3.5, 7);

  point1.shapeName();
  circle1.shapeName();
  cylinder1.shapeName();

  Shape *pt;  // 指向基类的指针
  pt = &point1;
  pt->shapeName();
  pt = &circle1;
  pt->shapeName();
  pt = &cylinder1;
  pt->shapeName();

  return 0;
}

输出结果:

This is point with a = 1.2 b = 2.3
This is circle with r = 2.5
This is circle with r = 3.5 h = 7

This is point with a = 1.2 b = 2.3
This is circle with r = 2.5
This is circle with r = 3.5 h = 7