概念

在 C++ 中，接口繼承和實(shí)現(xiàn)繼承是兩種不同的繼承方式，它們?cè)谠O(shè)計(jì)模式、代碼復(fù)用和多態(tài)性方面有著不同的應(yīng)用。下面將分別解釋這兩者的概念、實(shí)現(xiàn)方式及其區(qū)別。

接口繼承

接口繼承指的是只繼承類(lèi)的接口（即公共的成員函數(shù)聲明）而不實(shí)現(xiàn)這些函數(shù)。通常通過(guò)純虛函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣做的目的是約定一個(gè)行為規(guī)范，而具體的實(shí)現(xiàn)則留給派生類(lèi)去完成。
示例：

#include <iostream>  
// 定義一個(gè)接口  
class Drawable {  
public:  
    virtual void draw() const = 0; // 純虛函數(shù)  
    virtual ~Drawable() {}          // 虛析構(gòu)函數(shù)以保證正確的析構(gòu)  
};  
class Circle : public Drawable {  
public:  
    void draw() const override {  
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;  
    }  
};  
class Square : public Drawable {  
public:  
    void draw() const override {  
        std::cout << "Drawing a square." << std::endl;  
    }  
};  
void render(const Drawable& shape) {  
    shape.draw(); // 調(diào)用接口的實(shí)現(xiàn)  
}  
int main() {  
    Circle circle;  
    Square square;  
    render(circle); // 輸出: Drawing a circle.  
    render(square); // 輸出: Drawing a square.  
    return 0;  
}

輸出

Drawing a circle.  
Drawing a square.

代碼解析

接口定義

class Drawable {  
public:  
    virtual void draw() const = 0; // 純虛函數(shù)  
    virtual ~Drawable() {}          // 虛析構(gòu)函數(shù)以保證正確的析構(gòu)  
};

• 類(lèi) Drawable 是一個(gè)接口類(lèi)，使用大寫(xiě)字母開(kāi)頭的名稱(chēng)有助于表明它是一個(gè)接口。
• virtual void draw() const = 0; 聲明了一個(gè)純虛函數(shù) draw()，這意味著 Drawable 類(lèi)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)此函數(shù)，任何派生類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)。這里的 = 0 表示這是一個(gè)純虛函數(shù)，任何包含它的類(lèi)都被視為抽象類(lèi)，無(wú)法直接實(shí)例化。
• virtual ~Drawable() {} 是一個(gè)虛析構(gòu)函數(shù)，允許使用基類(lèi)指針刪除派生類(lèi)實(shí)例時(shí)確保資源正確釋放。這是接口設(shè)計(jì)的良好實(shí)踐。
• 實(shí)現(xiàn)接口的派生類(lèi)

class Circle : public Drawable {  
public:  
    void draw() const override {  
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;  
    }  
};

• class Circle : public Drawable 表示 Circle 類(lèi)繼承自 Drawable 接口，派生類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)所有的純虛函數(shù)。
• void draw() const override 這是對(duì)基類(lèi) Drawable 中 draw() 的實(shí)現(xiàn)。通過(guò) override 關(guān)鍵字指示這是對(duì)基類(lèi)虛函數(shù)的重寫(xiě)。
• 在 draw() 方法中，我們使用 std::cout 輸出 “Drawing a circle.”。

class Square : public Drawable {  
public:  
    void draw() const override {  
        std::cout << "Drawing a square." << std::endl;  
    }  
};

• Square 類(lèi)實(shí)現(xiàn)與 Circle 類(lèi)類(lèi)似，只是輸出的信息不同。它同樣繼承了 Drawable 接口并實(shí)現(xiàn) draw() 方法。
• 渲染函數(shù)

void render(const Drawable& shape) {  
    shape.draw(); // 調(diào)用接口的實(shí)現(xiàn)  
}

• render 函數(shù) 接受一個(gè)常量引用類(lèi)型的 Drawable 對(duì)象，這允許傳入任何實(shí)現(xiàn)了 Drawable 接口的對(duì)象。
• 在函數(shù)內(nèi)部調(diào)用 shape.draw()，通過(guò)多態(tài)的機(jī)制，這將調(diào)用傳入對(duì)象的具體 draw() 實(shí)現(xiàn)，打印出形狀信息。
• 主函數(shù)

int main() {  
    Circle circle;  
    Square square;  
    render(circle); // 輸出: Drawing a circle.  
    render(square); // 輸出: Drawing a square.  
    return 0;  
}

• Circle circle; 和 Square square; 創(chuàng)建了 Circle 和 Square 對(duì)象。
• render(circle); 和 render(square); 調(diào)用了 render 函數(shù)，分別傳入 circle 和 square 對(duì)象。
• 由于 render 函數(shù)使用了接口類(lèi)型 Drawable 的引用，因此可以通過(guò)多態(tài)機(jī)制實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)調(diào)用。

關(guān)鍵點(diǎn)

• Drawable 類(lèi)是一個(gè)接口，它定義了一個(gè)純虛函數(shù) draw()。
• Circle 和 Square 類(lèi)實(shí)現(xiàn)了接口，重寫(xiě)了 draw() 函數(shù)。
• 可以通過(guò)接口類(lèi)型的引用或指針來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

總結(jié)

• 接口繼承的靈活性：通過(guò)使用抽象類(lèi)（接口），我們可以定義統(tǒng)一的行為規(guī)范（draw()）。不同的實(shí)現(xiàn)類(lèi)（Circle 和 Square）可以各自實(shí)現(xiàn)該接口的函數(shù)，從而提供特定的行為。這種設(shè)計(jì)模式使得代碼的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性得以提高。
• 多態(tài)性：使用指向接口類(lèi)的指針或引用可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)，允許我們?cè)诓恍薷?render 函數(shù)的情況下輕松添加新的形狀類(lèi)。
• 虛構(gòu)造和釋放：使用虛析構(gòu)函數(shù)確保在刪除基類(lèi)指針時(shí)能夠正確地調(diào)用派生類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)，從而避免內(nèi)存泄露。

實(shí)現(xiàn)繼承

實(shí)現(xiàn)繼承指的是繼承一個(gè)類(lèi)的完整實(shí)現(xiàn)，而不僅僅是接口。這意味著子類(lèi)不僅可以使用父類(lèi)的方法和屬性，還可以訪問(wèn)和重用父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)。這種方式通常在需要共享代碼的場(chǎng)景中使用。

示例：

#include <iostream>  
// 基類(lèi)  
class Shape {  
public:  
    void setPosition(int x, int y) {  
        m_x = x;  
        m_y = y;  
    }  
protected:  
    int m_x, m_y; // 保護(hù)的成員變量  
};  
class Circle : public Shape {  
public:  
    void draw() {  
        std::cout << "Drawing a circle at (" << m_x << ", " << m_y << ")." << std::endl;  
    }  
};  
class Square : public Shape {  
public:  
    void draw() {  
        std::cout << "Drawing a square at (" << m_x << ", " << m_y << ")." << std::endl;  
    }  
};  
int main() {  
    Circle circle;  
    circle.setPosition(10, 20);  
    circle.draw(); // 輸出: Drawing a circle at (10, 20).  
    Square square;  
    square.setPosition(30, 40);  
    square.draw(); // 輸出: Drawing a square at (30, 40).  
    return 0;  
}

輸出

Drawing a circle at (10, 20).  
Drawing a square at (30, 40).

代碼解析

基類(lèi)定義

class Shape {  
public:  
    void setPosition(int x, int y) {  
        m_x = x;  
        m_y = y;  
    }  
protected:  
    int m_x, m_y; // 保護(hù)的成員變量  
};

• 基類(lèi) Shape 是一個(gè)描述形狀的類(lèi)。
• setPosition(int x, int y) 方法 是一個(gè)公共方法，用于設(shè)置形狀的坐標(biāo)。通過(guò)設(shè)置 m_x 和 m_y 成員變量，基類(lèi)提供了一個(gè)基本的行為。
• protected 修飾符 表示 m_x 和 m_y 只能在 Shape 類(lèi)及其派生類(lèi)中訪問(wèn)。這賦予了派生類(lèi)對(duì)這些成員的訪問(wèn)權(quán)限，允許它們讀取和修改位置。
• 派生類(lèi)定義

class Circle : public Shape {  
public:  
    void draw() {  
        std::cout << "Drawing a circle at (" << m_x << ", " << m_y << ")." << std::endl;  
    }  
};

• class Circle : public Shape 表示 Circle 類(lèi)派生自 Shape 類(lèi)，繼承了所有公共和保護(hù)成員。
• void draw() 方法 在 Circle 類(lèi)中實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)輸出當(dāng)前圓形的坐標(biāo)信息。

class Square : public Shape {  
public:  
    void draw() {  
        std::cout << "Drawing a square at (" << m_x << ", " << m_y << ")." << std::endl;  
    }  
};

• class Square : public Shape 類(lèi)似于 Circle 類(lèi)，Square 也繼承自 Shape 類(lèi)。
• draw() 方法負(fù)責(zé)輸出當(dāng)前正方形的坐標(biāo)信息。
• 主函數(shù)實(shí)現(xiàn)

int main() {  
    Circle circle;  
    circle.setPosition(10, 20);  
    circle.draw(); // 輸出: Drawing a circle at (10, 20).  
    Square square;  
    square.setPosition(30, 40);  
    square.draw(); // 輸出: Drawing a square at (30, 40).  
    return 0;  
}

• 在 main() 函數(shù)中，首先創(chuàng)建了一個(gè) Circle 對(duì)象。
• circle.setPosition(10, 20); 調(diào)用基類(lèi)的 setPosition 方法設(shè)置圓形的坐標(biāo)。
• circle.draw(); 調(diào)用 Circle 類(lèi)的 draw() 方法輸出圓形的坐標(biāo)。
• 類(lèi)似的，對(duì) Square 類(lèi)進(jìn)行相同的操作，設(shè)置其位置并輸出。

關(guān)鍵點(diǎn)

• Shape 類(lèi)提供了一些具體的實(shí)現(xiàn)，比如 setPosition() 方法來(lái)設(shè)置形狀的位置。
• Circle 和 Square 類(lèi)繼承自 Shape，它們可以使用 Shape 中已實(shí)現(xiàn)的方法。
• 子類(lèi)可以重用父類(lèi)的代碼，也可以擴(kuò)展其功能。

總結(jié)

• 實(shí)現(xiàn)繼承的作用：
  • Circle 和 Square 類(lèi)繼承自 Shape 類(lèi)，能夠重用基類(lèi)的代碼，特別是 setPosition 方法，避免了重復(fù)實(shí)現(xiàn)。
  • 通過(guò)繼承，所有形狀類(lèi)可以共享 Shape 類(lèi)的成員和方法，簡(jiǎn)化代碼結(jié)構(gòu)。
• 訪問(wèn)控制：
  • 使用 protected 修飾符允許派生類(lèi)訪問(wèn)基類(lèi)的成員變量，保持?jǐn)?shù)據(jù)的封裝性，但同時(shí)允許派生類(lèi)訪問(wèn)必要的數(shù)據(jù)。
• 良好的可擴(kuò)展性：
  • 由于 Shape 類(lèi)作為基類(lèi)，可以輕松添加更多形狀（例如 Triangle），只需繼承 Shape 類(lèi)并實(shí)現(xiàn) draw() 方法而不需要重復(fù)代碼。
• 多態(tài)性：
  • 在這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)中沒(méi)有用到多態(tài)性，但可以通過(guò)把 draw() 方法聲明為虛函數(shù)和使用基類(lèi)指針或引用來(lái)增強(qiáng)多態(tài)特性，這樣可以通過(guò)基類(lèi)類(lèi)型處理不同的派生類(lèi)對(duì)象。

區(qū)別

到此這篇關(guān)于C++中如何實(shí)現(xiàn)接口繼承與實(shí)現(xiàn)繼承，以及它們的區(qū)別？的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++接口繼承與實(shí)現(xiàn)繼承內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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