Многие классы сходны с классом employee тем, что в них можно дать разумное определение виртуальным функциям. Однако, есть и другие классы. Некоторые, например, класс shape, представляют абстрактное понятие (фигура), для которого нельзя создать объекты. Класс shape приобретает смысл только как базовый класс в некотором производном классе. Причиной является то, что невозможно дать осмысленное определение виртуальных функций класса shape:
// нельзя ни вращать, ни рисовать абстрактную фигуру
// ...
};
Создание объекта типа shape (абстрактной фигуры) законная, хотя совершенно бессмысленная операция:
shape s; // бессмыслица: ``фигура вообще''
Она бессмысленна потому, что любая операция с объектом s приведет к ошибке.
Лучше виртуальные функции класса shape описать как чисто виртуальные. Сделать виртуальную функцию чисто виртуальной можно, добавив инициализатор = 0:
class shape {
// ...
public:
virtual void rotate(int) = 0; // чисто виртуальная функция
virtual void draw() = 0; // чисто виртуальная функция
};
Класс, в котором есть виртуальные функции, называется абстрактным. Объекты такого класса создать нельзя:
shape s; // ошибка: переменная абстрактного класса shape
Абстрактный класс можно использовать только в качестве базового для другого класса:
class circle : public shape {
int radius;
public:
void rotate(int) { } // нормально:
// переопределение shape::rotate
void draw(); // нормально:
// переопределение shape::draw
circle(point p, int r);
};
Если чисто виртуальная функция не определяется в производном классе, то она и остается таковой, а значит производный класс тоже является абстрактным. При таком подходе можно реализовывать классы поэтапно:
class X {
public:
virtual void f() = 0;
virtual void g() = 0;
};
X b; // ошибка: описание объекта абстрактного класса X
class Y : public X {
void f(); // переопределение X::f
};
Y b; // ошибка: описание объекта абстрактного класса Y
class Z : public Y {
void g(); // переопределение X::g
};
Z c; // нормально
Абстрактные классы нужны для задания интерфейса без уточнения каких-либо конкретных деталей реализации. Например, в операционной системе детали реализации драйвера устройства можно скрыть таким абстрактным классом:
class character_device {
public:
virtual int open() = 0;
virtual int close(const char*) = 0;
virtual int read(const char*, int) =0;
virtual int write(const char*, int) = 0;
virtual int ioctl(int ...) = 0;
// ...
};
Настоящие драйверы будут определяться как производные от класса character_device.
После введения абстрактного класса у нас есть все основные средства для того, чтобы написать законченную программу.
Пример законченной программы
Рассмотрим программу рисования геометрических фигур на экране. Она естественным образом распадается на три части:
[1] монитор экрана: набор функций и структур данных низкого уровня для работы с экраном; оперирует только такими понятиями, как точки, линии;
[2] библиотека фигур: множество определений фигур общего вида (например, прямоугольник, окружность) и стандартные функции для работы с ними;
[3] прикладная программа: конкретные определения фигур, относящихся к задаче, и работающие с ними функции.
Как правило, эти три части программируются разными людьми в разных организациях и в разное время, причем они обычно создаются в перечисленном порядке. При этом естественно возникают затруднения, поскольку, например, у разработчика монитора нет точного представления о том, для каких задач в конечном счете он будет использоваться. Наш пример будет отражать этот факт. Чтобы пример имел допустимый размер, библиотека фигур весьма ограничена, а прикладная программа тривиальна. Используется совершенно примитивное представление экрана, чтобы даже читатель, на машине которого нет графических средств, сумел поработать с этой программой. Можно легко заменить монитор экрана на более развитую программу, не изменяя при этом библиотеку фигур или прикладную программу.
