公共接口的设计及应用-C++程序设计基础教程

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：一个统一的公共接口必须经过精心的分析和设计。将这些函数作为基类的虚函数，它们定义了一个统一公共接口。利用虚函数，可在基类和派生类中使用相同的函数名定义函数的不同实现，从而实现“一个接口，多种方式”。设计一个公共基类Container为抽象类（界面），Container类中声明求表面积和体积的纯虚函数。由Container抽象类派生出三个类即Cube、Sphere和Cylinder，在这三个类中都具有求表面积和体积的重定义版本。

在类层次结构中，尽可能地为类设计一个统一的公共接口（界面），即采用抽象基类设计方法。一个统一的公共接口必须经过精心的分析和设计。通常采用如下策略：

（1）分析相关对象的需求，设计出一组实现公共功能的函数。

（2）将这些函数作为基类的虚函数（或纯虚函数），它们定义了一个统一公共接口。

（3）由该基类派生出若干子类，在各个子类中实现这些虚函数。

利用虚函数，可在基类和派生类中使用相同的函数名定义函数的不同实现，从而实现“一个接口，多种方式”。当用基类指针或引用对虚函数进行访问时，软件系统将根据运行时指针，或引用所指向的实际对象来确定调用对象所在类的虚函数版本。

【例7.8】编写一个程序计算正方体、球体和圆柱体的表面积和体积。

解：求解本题的过程如下：

（1）分析问题，从正方体、球体和圆柱体的各种运算功能中抽象公共的功能，主要包括求表面积和体积功能。

（2）设计一个公共基类Container为抽象类（界面），Container类中声明求表面积和体积的纯虚函数（该抽象类本身是没有表面积和体积可言的）。另外，Container类中定义一个公共的数据成员radius，此数据可作为球体的半径、正方体的边长、圆柱体底面圆半径。

（3）由Container抽象类派生出三个类即Cube、Sphere和Cylinder，在这三个类中都具有求表面积和体积的重定义版本（surface_area、volume函数作为公共接口）。这些类之间构成的类层次如图7.5所示。(www.chuimin.cn)

图7.5　类层次

程序如下：