EasyC++81，抽象基类

作者 | 梁唐

大家好，我是梁唐。

这是EasyC++系列的第81篇，抽象基类。

抽象基类

这一篇文章来聊聊抽象基类（abstract base class简称ABC）。

我们之前说过，在我们实现继承的时候，需要保证派生类和基类之间是一种is-a的关系。在大多数时刻，这样的关系是没有问题的，然而在一些特殊的情况可能会遇到问题。

比如说，假设我们要实现所有的图形。在图形当中，圆是一种特殊的椭圆。但椭圆包含的属性更多，椭圆除了有中心点之外，还有半长轴、半短轴，以及方向角，而圆只需要圆心和半径即可。

也就是说虽然圆是椭圆，但圆包含的属性却更少，而不是更多。这就带来了一个问题，当我们使用继承的时候，圆并不需要半长轴、半短轴以及方向角这些信息。并且一些方法在逻辑上会有一些出入，比如说旋转rotate方法，对于圆来说并不需要旋转，再比如说放大缩小，圆的逻辑也和椭圆不同。

虽然我们有一些办法可以解决，但总体来说，在这种情况下不使用继承反而更加简单。但不使用继承又会导致圆和椭圆两者相同的逻辑需要复制粘贴一份，也不是非常合适。

针对这种情况，C++当中还有一种解法，就是将圆和椭圆类中抽象出共性，将这些共性放在一个ABC中。然而从该ABC派生出Circle和Ellipse类，这样我们可以使用基类指针数组同时管理Circle和Ellipse对象，即可以实现多态。

比如圆和椭圆的共同点是都有中心坐标，Move方法也相同，以及都有Area方法。但面积的计算方法圆和椭圆的逻辑是不同的，只是方法名一样。所以我们不能在ABC当中实现Area方法，可以将它设置成一个纯虚函数。

纯虚函数表示没有实现的函数，它的声明为结尾处为=0，如下例：

class BaseElllipse {
  private:
     double x;
     double y;
     ...
 public:
     BaseEllipse(double x0=0, double y0=0) : x(x0), y(y0) {}
     virtual ~BaseEllipse() {}
     void Move(double nx, ny) {
            x = nx;
            y = ny;
        }
     virtual double Area() const=0;
     ...
};

当类声明当中包含纯虚函数的时候，我们不能创建该类的对象。即包含纯虚函数的类只能用作基类，要成为ABC，类中至少需要包含一个纯虚函数。

在这个例子当中，我们的Area方法没有定义，但C++是允许纯虚函数有定义的。比如，假设我们希望把Move设置成纯虚函数，我们可以这样声明：

void Move(double nx, ny) = 0;

一样可以给Move函数创建实现：

void BaseEllipse::Move(double nx, ny) {
    x = nx;
    y = ny;
}

总之在原型当中将函数赋值为0指出类是一个抽象基类，在类中可以不定义该函数。在使用的时候，需要注意，我们不能创建BaseEllipse对象，只能创建以它为基类的子类对象。

在子类当中，我们需要使用常规的虚函数来实现父类中的纯虚函数。