C++ 程序設計教程(第二版)：第13章 抽象類

14:38:391C++程序設計教程(第二版)第十三章抽象類Chapter13

AbstractClass

14:38:392第十三章內(nèi)容抽象基類(AbstractBase-Class)

抽象類與具體類(Abstract&ConcreteClasses)

深度隔離的界面(InterfaceWhichDeeplyParted)

抽象類作界面(AbstractClassAsInterface)

演繹概念設計(DeductingConceptDesign)

系統(tǒng)擴展(SystemExtension)

手柄(Handle)

14:38:3931.抽象基類(AbstractBase-Class)

繼承體系的多態(tài)問題：繼承體系反映的是事物的分層分類，它是倒樹狀，頂端是基類．越頂端越抽象，越底端越具體．基類往往是一種概念表達，或者像Account類那樣，僅僅提取了各個子類的共性，本身并不構(gòu)成有意義的實體．這種基類的成員都是為子類提供的．特別是虛函數(shù)，不同的子類有不同的實現(xiàn)，于基類中的定義版本并無意義．classAccount{//...public:virtualvoidwithdrawal(doubleamount){return;//無意義

}};14:38:394虛函數(shù)都是從基類傳播的，靠基類指針來掀動多態(tài)．因而，為多態(tài)性之故，非得在基類設置虛函數(shù)不可:

classA{};//基類中無fn()成員classB:publicA{public:

virtual

voidfn();};classC:publicA{public:

virtual

voidfn();};voidf(A*pa){pa->fn();//編譯錯}voidg(){f(&B());f(&C());}14:38:395編譯器的語法規(guī)定，如果一個函數(shù)被調(diào)用了，則該函數(shù)若只有聲明而沒有定義是萬萬不能的

classA{public:

virtualvoidfn();//無定義};classB:publicA{public:

voidfn(){}};classC:publicA{public:

voidfn(){}};voidf(A*pa){pa->fn();//鏈接錯}voidg(){f(&B());f(&C());}14:38:396純虛函數(shù)

classAccount{

//抽象類public:virtualvoidwithdrawal(doubleamount)=0;};Accounta(“3”,30);//錯：創(chuàng)建對象之故前提：不同的子類表現(xiàn)不同的行為——多態(tài)，而基類并不產(chǎn)生對象——只是擺設目的：為了安全性，將基類抽象化，僅用來繼承，不準許產(chǎn)生對象．手法：設置純虛函數(shù)。即在基類虛函數(shù)聲明后面加上”=0”，不須提供定義體，表明為抽象類．任何抽象類若有創(chuàng)建對象操作，則是非法的14:38:3972.抽象類與具體類(Abstract&ConcreteClasses)運行下列程序：

voidg(Display*d){d->init();d->write();}intmain(){g(&Monochrome());g(&SVGA());}結(jié)果為：MonochromeColorAdapterclassDisplay{public:

virtualvoidinit()=0;

virtualvoidwrite()=0;};classMonochrome:publicDisplay{

virtualvoidinit(){}

virtualvoidwrite(){cout<<“Monochrome\n”;}};classColorAdapter:publicDisplay{public:

virtualvoidwrite(){cout<<“ColorAdapter\n”;}};classSVGA:publicColorAdapter{public:

virtualvoidinit(){}};如果要解決的問題涉及單一的類對象,無須繼承.如果涉及許多相關的類對象,則需建立一個具有多態(tài)的繼承體系.也許該繼承體系的基類只是用來繼承,別無目的,但抽象基類卻足以將問題中的概念描述清楚.14:38:3983.深度隔離的界面(InterfaceWhichDeeplyParted)

類定義頭文件若有修改,將引起類的實現(xiàn)和類的應用程序重新編譯.

界面不變是指外界可以訪問的公有成員不變，而不是類定義頭文件不變.

類的實現(xiàn)細節(jié)可能涉及私有成員的變更.例如：下列兩個類界面相同，但類定義不同，頭文件自然就不同了．其類的實現(xiàn)也不會相同．日期的年月日版classDate{

intyear,month,day;public:Date(conststring&s);Date(intn=1);Date(inty,intm,intd);Dateoperator+(intn)const;Date&operator+=(intn);Date&operator++();friendostream&operator<<(ostream&o,constDate&d);};日期的天數(shù)版classDate{

intabsDay;public:Date(conststring&s);Date(intn=1);Date(inty,intm,intd);Dateoperator+(intn)const;Date&operator+=(intn);Date&operator++();friendostream&operator<<(ostream&o,constDate&d);};14:38:399設法將界面和類定義分離，來實現(xiàn)深度界面隔離.該類作為界面，便不會影響應用編程classDate{Datemid*m_p;public:Date(conststring&s);Date(intn=1);Date(inty,intm,intd);Dateoperator+(intn)const;Date&operator+=(intn);Date&operator++();friendostream&operator<<(ostream&o,constDate&d);};DateMid類即為以前的Date類:classDateMid{

intyear,month,day;public:DateMid(conststring&s);DateMId(intn=1);DateMid(inty,intm,intd);DateMidoperator+(intn)const;DateMid&operator+=(intn);DateMid&operator++();friendostream&operator<<(ostream&o,constDateMid&d);};14:38:3910界面類的實現(xiàn)，便是Date到DateMid的轉(zhuǎn)換#include”date.h”#include”datemid.h”Date::Date(conststrings):m_p(newDateMid(s)){}Date::Date(intn):m_p(newDateMid(n)){}Date::Date(inty,intm,intd):m_p(newDateMid(y,m,d)){}Date::Date(constDateMid&d):m_p(newDateMid(d)){}Date::~Date(){deletem_p;}DateDate::operator+(intn)const{return*m_p+n;}Date&Date::operator+=(intn){*m_p+=n;return*this;}Date&Date::operator++(){*m_p+=1;return*this;}ostream&operator<<(ostream&o,constDate&d){returno<<*(d.m_p);}這樣一來，類DateMid的實現(xiàn)也不影響界面Date.以Date類作為分界線，便可以進行充分的抽象編程了14:38:39114.抽象類作界面(AbstractClassAsInterface)抽象類IDate作界面classIDate{public:virtual~IDate(){}virtualIDate&operator+(intn)=0;virtualIDate&operator+=(intn)=0;virtualIDate&operator++()=0;virtualvoidprint(ostream&o)const=0;};IDate&createDate(inty,intm,intd);IDate&createDate(intn);IDate&createDate(conststrings);inlineostream&operator<<(ostream&o,constIDate&d){d.print(o);returno;}作為界面的Date類轉(zhuǎn)而去調(diào)用DateMid類的對應成員，何不將界面Date類做成抽象類呢?!這樣一來，應用程序可以通過類體系的多態(tài)性來自在使用Date類．另一方面，DateMid的實現(xiàn)可以作為繼承界面類Date的具體類.14:38:3912可以還具體類Date以本來面貌，但這次是從IDate類繼承而來：classDate:publicIDate{

intyear,month,day;public:Date(conststring&s);Date(intn=1);Date(inty,intm,intd);Dateoperator+(intn)const;Date&operator+=(intn);Date&operator++();friendostream&operator<<(ostream&o,constDate&d);};14:38:3913應用編程時，將對象都以指針或引用的方式來操作，而且創(chuàng)建對象的操作由于沒有多態(tài)，也需要另外實現(xiàn).將創(chuàng)建對象的工作作成返回對象引用的普通函數(shù)，其聲明放在抽象基類的頭文件中，作為界面的一部分．IDate&createDate(inty,intm,intd){

return*newDate(y,m,d);}一旦創(chuàng)建了對象，其他使用對象的操作與原來相同:voidfn(IDate&d){d.print();}intmain(){IDate&rd=createDate(2005,1,6);fn(rd);

delete&rd;}14:38:39145.演繹概念設計(DeductingConceptDesign)抽象編程的要旨是分離各個實現(xiàn)。模塊編程很好地履行了抽象編程的要旨，用名字代表模塊，從而構(gòu)筑程序的框架，之后再實現(xiàn)之，便是從抽象到具體，從上到下的編程方式．用名字構(gòu)架程序結(jié)構(gòu)的抽象編程，實際上是在演繹概念設計．14:38:3915概念設計:

類的繼承體系設計．

界面確定

由于語言的支持，可以直接以代碼設計的形式來進行在概念設計之后進行的工作：程序結(jié)構(gòu)的框架(包括文件組織)實現(xiàn)的環(huán)境和運行方式類代碼設計應用代碼設計14:38:39166.系統(tǒng)擴展(SystemExtension)在類繼承體系中,進行功能擴展的情形主要有兩種:１普遍增加一種操作(在基類中添上純虛函數(shù))２在某個子類中繼承一個非基類第一種情況：可以通過繼承抽象基類的方法，達到功能擴展，維護了應用與類實現(xiàn)的隔離．而又維持了老系統(tǒng)的類繼承體系．SonySony2老系統(tǒng)界面新系統(tǒng)界面14:38:3917第二種情況系統(tǒng)擴展，帶來設施的添加，由于界面不變，所以新設施的編程只是帶來添加部分