C ++中的抽象类与接口[重复]

Posted 2023-02-22

【中文标题】C ++中的抽象类与接口[重复]

【英文标题】：Abstract Class vs Interface in C++ [duplicate]

【发布时间】：2012-10-03 00:22:56

【问题描述】：

可能重复：How do you declare an interface in C++?

这是一个关于 C++ 的一般问题。如您所知，与 Java 和 C# 不同，C++ 中的 interface 和 abstract class 没有明显区别。什么时候在 C++ 中使用 interface 而不是 abstract class 更可取？可以举一些例子吗？

【问题讨论】：

由于没有明确的区别，您需要定义 you 在 C++ 中“接口”的含义。 （如果没有明确的区别，那么偏爱一个比另一个没有任何意义。）

正如你所说，没有区别，所以除非你定义接口的含义以及它与抽象类的区别，否则这个问题是没有意义的。

@juanchopanza：+1 对您的评论。我自己说得再好不过了。

C++语言没有接口，只能通过抽象类来模拟。

虽然这个问题的措辞当然可以更好，但这样做需要提问者已经知道答案。如此频繁地看到聪明的驴狗堆积在我身上，这让我很恼火。 @Fatma：在寻找何时或如何需要明确原因的答案之前。 “接口”体现了客户端和实现之间的合同的概念。 “抽象类”包含您希望在接口的多个实现之间共享的代码。虽然接口隐含在抽象类方法中，但有时单独指定合同很有用。

【参考方案1】：

我假设 interface 是指只有 纯虚拟 方法（即没有任何代码）的 C++ 类，而不是 抽象类你的意思是一个 C++ 类，它具有可以被覆盖的虚拟方法和一些代码，但至少有一个纯虚拟方法，这使得该类不可实例化。 例如：

class MyInterface

public:
  // Empty virtual destructor for proper cleanup
  virtual ~MyInterface() 

  virtual void Method1() = 0;
  virtual void Method2() = 0;
;


class MyAbstractClass

public:
  virtual ~MyAbstractClass();

  virtual void Method1();
  virtual void Method2();
  void Method3();

  virtual void Method4() = 0; // make MyAbstractClass not instantiable
;

在 Windows 编程中，接口是 COM 的基础。事实上，COM 组件只导出接口（即指向 v-tables 的指针，即指向函数指针集的指针）。这有助于定义一个 ABI（应用程序二进制接口），它可以让例如在 C++ 中构建 COM 组件并在 Visual Basic 中使用，或者在 C 中构建 COM 组件并在 C++ 中使用，或者在 Visual C++ 版本 X 中构建 COM 组件并在 Visual C++ 版本 Y 中使用。 换句话说，通过接口，您可以在客户端代码和服务器代码之间实现高度解耦。

此外，当您想要使用 C++ 面向对象的接口（而不是纯 C DLL）构建 DLL 时，如 this article 中所述，最好导出 interfaces（“成熟的方法") 而不是 C++ 类（这基本上是 COM 所做的，但没有 COM 基础结构的负担）。

如果我想定义一组可以用来编程组件的规则，而不指定具体的特定行为，我会使用 接口。实现这个接口的类会自己提供一些具体的行为。

相反，当我想提供一些默认的基础架构代码和行为时，我会使用一个抽象类，并让客户端代码可以从这个抽象派生类，用一些自定义代码覆盖纯虚方法，并使用自定义代码完成此行为。 以 OpenGL 应用程序的基础架构为例。 您可以定义一个初始化 OpenGL、设置窗口环境等的抽象类，然后您可以从该类派生并实现自定义代码，例如渲染过程和处理用户输入：

// Abstract class for an OpenGL app.
// Creates rendering window, initializes OpenGL; 
// client code must derive from it 
// and implement rendering and user input.
class OpenGLApp

public:
  OpenGLApp();
  virtual ~OpenGLApp();
  ...

  // Run the app    
  void Run();


  // <---- This behavior must be implemented by the client ---->

  // Rendering
  virtual void Render() = 0;

  // Handle user input
  // (returns false to quit, true to continue looping)
  virtual bool HandleInput() = 0;

  // <--------------------------------------------------------->


private:
  //
  // Some infrastructure code
  //
  ... 
  void CreateRenderingWindow();
  void CreateOpenGLContext();
  void SwapBuffers();
;


class MyOpenGLDemo : public OpenGLApp

public:
  MyOpenGLDemo();
  virtual ~MyOpenGLDemo();

  // Rendering
  virtual void Render();  // implements rendering code

  // Handle user input
  virtual bool HandleInput(); // implements user input handling


  //  ... some other stuff
;

【讨论】：

@AdrianMaire 我的回答是技术；我不为任何人做“广告”。

// make MyAbstractClass not instantiable 的评论让我很困惑。是不是 void Method3(); 的减速使类抽象，因为它不是虚拟的？

Method3 只是一个普通的方法，必须在代码的某处定义。

【参考方案2】：

interface 主要是由 Java 流行起来的。 以下是interface 及其 C++ 等价物的性质：

interface 只能包含无体抽象方法； C++ 等价物是纯 virtual 方法，尽管它们可以/不能有主体 interface 只能包含 static final 数据成员； C++ 等价于 static const 数据成员，它们是 编译时常量 多个interface 可以由Java class implemented，这个 需要工具，因为 Java class 只能继承 1 class;在virtual 的帮助下，C++ 立即支持多重继承 需要时的关键字

由于第 3 点，interface 的概念从未在 C++ 中正式引入。仍然可以灵活地做到这一点。

除此之外，您可以参考 Bjarne 的 FAQ 关于此主题。

【讨论】：

所以基本上，在 c++ 中，没有一个语言元素会强制你在 java 和 c# 中具有“类似接口”的行为。但由于“界面”主要是一个概念，您可以使用您提到的语言的特性来创建界面。

"C++ 等价物是纯虚方法，尽管它们可以/不能有主体" - 没有 can，纯虚定义在基类中没有主体，它们必须在派生类中有一个主体。此外，对于 C++ 中的多重继承，您不需要 virtual 关键字。事实上，使用多重继承的良好设计会避免使用virtual 关键字（好吧，如果可以的话，他们会尝试完全避免多重继承）。

课外身体是什么意思？根据定义，纯虚函数没有主体，并且对于派生类来说不是可选的覆盖，除非它们打算进一步派生，在这种情况下它们也是抽象的：ideone.com/hc1Zq8。

@Samaursa，这是一个如何定义 body of a pure virtual method的示例。

有趣的是：对于纯虚拟析构函数，你仍然应该有一个（空的）主体。

【参考方案3】：

当需要一些通用实现时，将使用抽象类。如果您只想指定程序的某些部分也必须遵守的合同，则接口将是。通过实现一个接口，您保证您将实现某些方法。通过扩展一个抽象类，你继承了它的一些实现。因此，接口只是一个抽象类，没有实现任何方法（都是纯虚拟的）。

【讨论】：

“一个接口只是一个没有实现方法的抽象类” - 没有非静态数据成员，你会想到的。

我希望即使纯虚拟也能实现析构函数。

是的，我想我的意思是“什么都没有实现”。

【参考方案4】：

纯虚函数多用于定义：

a) 抽象类

这些是基类，您必须从它们派生，然后实现纯虚函数。

b) 接口

这些是“空”类，其中所有函数都是纯虚函数，因此您必须派生然后实现所有函数。

纯虚函数实际上是在基类中没有实现，必须在派生类中实现的函数。

【参考方案5】：

请不要将成员放入界面；虽然在措辞上是正确的。请不要“删除”接口。

class IInterface() 
 
   Public: 
   Virtual ~IInterface(); 
   … 
 

Class ClassImpl : public IInterface 
 
    … 
 

Int main() 
 

  IInterface* pInterface = new ClassImpl(); 
  … 
  delete pInterface; // Wrong in OO Programming, correct in C++.

【讨论】：

你能解释一下为什么不应该删除接口吗？在这个例子中，接口有一个虚拟析构函数。所以即使我们通过 IInterface 指针删除这个对象，ClassImpl 的析构函数也会被调用，不是吗？

对于 C++11 及更高版本，应该没有理由明确地新建/删除任何内容。您应该改用std::make_unique 或std::make_shared。这将防止内存泄漏和其他常见错误。