C++--C++对象模型分析c++中的抽象类和接口

Posted 2022-04-07

一.C++对象模型分析

A.class是一种特殊的struct
1.在内存中class依旧可以看作变量的合集
2.在class域struct遵循相同的内存对齐规则
3.class中的成员函数与成员变量是分开存放的--每个对象有独立的成员变量，所有对象共享类中的成员函数
Q:class与struct的内存占用情况？

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class A

    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
public:
    void print()
    
        cout << "i = " << i << ", "
             << "j = " << j << ", "
             << "c = " << c << ", "
             << "d = " << d << endl;
    
;

struct B

    int i;
    int j;
    char c;
    double d;
;

int main()

    A a;

    cout << "sizeof(A) = " << sizeof(A) << endl;    
    cout << "sizeof(a) = " << sizeof(a) << endl;
    cout << "sizeof(B) = " << sizeof(B) << endl;    

    return 0;

运行时的对象退化为结构体的形式
1.所有成员变量在内存中依次排布
2.成员变量间可能存在内存间隙
3.可以通过内存地址直接访问成员变量
4.访问权限关键字运行时失效
5.类的成员函数位于代码段中
6.调用成员函数时对象地址作为参数隐式传递
7.成员函数通过对象地址访问成员变量
8.C++语法规则隐藏了对象地址的传递过程

二,C++中的抽象类和接口

A.面向对象的抽象概念
在进行面向对象分析时，会发现一些抽象的概念
Q:图形的面积如何计算？

我们知道，在现实中需要知道具体的图形类型才能求面积，所以对概念上的“图形”求面积是没有意义的
B.面对对象的抽象类
1.可用于现实世界中的抽象概念
2.是一种只能定义类型，而不能产生对象的类
3.只能被继承并重写相关函数
4.直接特征是相关函数没有完整的实现
因此，在程序中必须能够反映抽象的图形，程序中通过抽象类表示图形的概念，抽象类不能创建对象，只能用于继承，而在C++语言中没有抽象类的概念，C++中通过纯虚函数实现抽象类，纯虚函数是指只定义原型的成员函数，一个C++类中存在纯虚函数就成为了抽象类。
纯虚函数的语法规则

代码示例

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Shape

public:
    virtual double area() = 0;//纯虚函数的实现
;

class Rect : public Shape  //矩形面积的计算

    int ma;
    int mb;
public:
    Rect(int a, int b)
    
        ma = a;
        mb = b;
    
    double area()
    
        return ma * mb;
    
;

class Circle : public Shape //圆的面积计算

    int mr;
public:
    Circle(int r)
    
        mr = r;
    
    double area()
    
        return 3.14 * mr * mr;
    
;

void area(Shape* p)

    double r = p->area();

    cout << "r = " << r << endl;


int main()

    Rect rect(1, 2);
    Circle circle(10);

    area(&rect);
    area(&circle);

    return 0;

运行结果

从示例代码以及运行结果可以看出，纯虚函数实现了我们所需的效果，同时可以总结出：抽象类只能用作父类被继承，子类必须实现纯虚函数的具体功能，纯虚函数被实现后称为虚函数，如果没有子类没有实现纯虚函数，则子类称为抽象类
B.接口的概念
1.类中没有定义任何的成员变量
2.所有的成员函数都是公有的
3.所有的成员函数都是纯虚函数
4.接口是一种特殊的抽象类
代码示例

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Channel

public://定义的接口
    virtual bool open() = 0;
    virtual void close() = 0;
    virtual bool send(char* buf, int len) = 0;
    virtual int receive(char* buf, int len) = 0;
;

int main()

    return 0;

小结
1.抽象类由于描述现实世界中的抽象概念
2.抽象类只能被继承不能创建对象
3.C++中没有抽象类的概念
4.C++中通过纯虚函数实现抽象类
5.类中只存在纯虚函数的时成为接口
6.接口是一种 特殊的抽象类