適合具備 C 語言基礎(chǔ)的 C 教程（九）

前言

在上一則教程中，敘述了關(guān)于C 類型轉(zhuǎn)換的相關(guān)內(nèi)容，在本節(jié)教程中，將敘述?C 的另一個(gè)內(nèi)容，也就是抽象，這也是?C 相對(duì)于?C語言來說獨(dú)特的一點(diǎn)，下面我們就來著重?cái)⑹鲞@一點(diǎn)。

純虛函數(shù)

在介紹抽象類之前，需要弄明白何為純虛函數(shù)，下面假定我們有這樣一個(gè)需求：

做一個(gè)“各個(gè)國家的人的調(diào)查”，調(diào)查各個(gè)國家的人的：飲食、穿衣、開車

要完成這樣一個(gè)事情，那我們現(xiàn)在就需要實(shí)現(xiàn)這樣幾個(gè)類，一個(gè)是?Human類，其他國家的人從?Human類里派生而來，就比如說是Chinese和Englishman,我們再回過頭來想，我們所要實(shí)現(xiàn)的需求是調(diào)查各個(gè)國家的人,那么這個(gè)過程中，由Human類派生得到?Chinese和?Englishman，那么在實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候，我們實(shí)際上是不會(huì)用到Human類去定義一個(gè)對(duì)象的，考慮到這層因素，我們在?Human類里使用到了純虛函數(shù)的概念，類實(shí)現(xiàn)的代碼如下所示：

class?Human
{
private:
????int?a;
public:
????/*純虛函數(shù)*/
????virtual?void?eating(void)?=?0;
????virtual?void?wearing(void)?=?0;
????virtual?void?driving(void)?=?0;
};

class?Englishman?:?public?Human
{
public:
????void?eating(void)??{?cout<<"use?knife?to?eat"<<endl;?}
????void?wearing(void)?{cout<<"wear?english?style"<<endl;?}
????void?driving(void)?{cout<<"drive?english?car"<<endl;?}
};

class?Chinese?:?public?Human?
{
public:
????void?eating(void)??{?cout<<"use?chopsticks?to?eat"<<endl;?}
????void?wearing(void)?{cout<<"wear?chinese?style"<<endl;?}
????void?driving(void)?{cout<<"drive?chinese?car"<<endl;?}
};
我們可以看到在上述的代碼中，Human類的成員函數(shù)跟前幾講所寫的成員函數(shù)有所不同，而如上述?Human類的成員函數(shù)這般寫法，也就被稱之為是純虛函數(shù)。

抽象類

上述引出了純虛函數(shù)的寫法，那純虛函數(shù)和抽象類之間有什么關(guān)系呢？實(shí)際上，抽象類就是具有純虛函數(shù)的類，那這抽象類存在的意義是什么呢？總的來說，其作用也就是：向下定義好框架，向上提供統(tǒng)一的接口，其不能夠?qū)嵗瘜?duì)象，基于上述幾個(gè)類的前提下，我們編寫主函數(shù)的代碼：

int?main(int?argc,char?**argv)
{
????Human?h;

????return?0;
}
因?yàn)槌橄箢惒荒軌驅(qū)嵗瘜?duì)象，所以上述代碼編譯結(jié)果是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤信息如下所示：

而使用通過抽象類派生得到的派生類實(shí)例化對(duì)象是可行的，代碼如下所示：

int?main(int?argc,?char**?argv)
{
????Englishman?e;
????Chinese????g;

????return?0;
}
另外需要注意的是：在派生抽象類的過程中，如果派生得到的子類沒有覆寫所有的純虛函數(shù)，那么這個(gè)子類還是抽象類，比如有如下所示的代碼，Human類沿用的是上述的寫法，代碼不變，如果我們將上述的?Chinese類進(jìn)行更改，更改后的代碼如下所示：

class?Chinese?:?public?Human?
{
public:
????void?eating(void)?{?cout<<"use?chopsticks?to?eat"<<endl;?}
????void?wearing(void)?{cout<<"wear?chinese?style"<<endl;?}
????//void?driving(void)?{cout<<"drive?chinese?car"<
};
如上述代碼所示，我們將?driving()函數(shù)注釋掉了，那么也就是說，我們并沒有將抽象類的全部純虛函數(shù)進(jìn)行覆寫，那么當(dāng)前這個(gè)Chinese類也是一個(gè)抽象類，也是不能夠進(jìn)行實(shí)例化對(duì)象的，要使得?Chinese類有作用，我們必須派生出來另一個(gè)類，代碼如下所示：

class?Guangximan?:?public?Chinese?
{
????void?driving(void)?{cout<<"drive?guangxi?car"<<endl;?}
};
這個(gè)時(shí)候，就可以用?Guangximan這個(gè)類來實(shí)例化對(duì)象了。

多文件編程

在前面的教程中，有一則教程說到了多文件編程，在?C 中也就是將類的聲明放到頭文件中，將類的實(shí)現(xiàn)放在.cpp文件中，為了更好地闡述這種方法，我們用實(shí)例來進(jìn)行講解，首先，來看一下，所涉及到地所有文件有哪些：

可以看到上述有6個(gè)文件，我們首先來看?Chinese.h這個(gè)文件，代碼如下所示：

#ifndef?_CHINESE_H
#define?_CHINESE_H

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Chinese
{
public:
????void?eating(void);?
????void?wearing(void);
????void?drivering(void);
};

#endif
通過上述地.h文件可以看出，在這里的Chinese類中，它只涉及到類成員函數(shù)的一個(gè)聲明，并沒有成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，我們繼續(xù)來看Chinese.cpp的類實(shí)現(xiàn)：

#include?"Chinese.h"

void?Chinese::eating(void)
{
????cout?<"use?chopsticks?to?eat"?<endl;
}

void?Chinese::wearing(void)
{
????cout?<"wear?chinese?style"?<endl;
}

void?Chinese::drivering(void)
{
????cout?<"driver?china?car"?<endl;
}
按照上述這樣一種方法，我們繼續(xù)來實(shí)現(xiàn)Englishman類中的代碼，首先是Englishman.h中的代碼，代碼如下所示：

#ifndef?_ENGLISHMAN_H
#define?_ENGLISHMAN_H

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Englishman
{
public:
????void?eating(void);
????void?wearing(void);
????void?driver(void);
};

#endif
繼續(xù)看.cpp中的代碼，代碼如下所示：

#include?"Englishman.h"

void?Englishman::eating(void)
{
????cout?<"use?chopsticks?to?eat"?<endl;
}

void?Englishman::wearing(void)
{
????cout?<"wear?chinese?style"?<endl;
}

void?Englishman::drivering(void)
{
????cout?<"driver?china?car"?<endl;
}
至此，除了主函數(shù)以外的代碼就編寫完了，我們繼續(xù)來看主函數(shù)的代碼：

#include?"Englishman.h"
#include?"Chinese.h"

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Englishman?e;
????Chinese?c;

????e.eating();
????c.eating();

????return?0;
}
在前面的教程中，我們就說過，如果是多文件的話，需要編寫?Makefile文件，Makefile文件代碼如下：

Human:?main.o?Chinese.o?Englishman.o?Human.o
????g ?-o?$@?$^

%.o?:?%.cpp
????g ?-c?-o?$@?$<

clean:
????rm?-f?*.o?Human?
上述代碼就不再這里贅述了，跟之前教程中的?Makefile基本是一樣的，有了Makefile之后，編譯代碼只需要使用?make命令就行了，編譯結(jié)果如下所示：

上述代碼中，如果我們想要增添功能，比如說Chinese和Englishman都有名字，那么就可以增添設(shè)置名字和獲取名字這兩種方法，首先是?Chinese的代碼，代碼如下:

#ifndef?_CHINESE_H
#define?_CHINESE_H

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Chinese{
private:
????char?*name;
public:
????void?setName(char?*name);
????char?*getName(void);
????void?eating(void);
????void?wearing(void);
????void?driving(void);
????~Chinese();
};

#endif
然后是.cpp中的代碼：

#include?"Chinese.h"

void?Chinese::setName(char?*name)?
{
????this->name?=?name;
}

char?*Chinese::getName(void)?
{
????return?this->name;
}

/*其他成員函數(shù)實(shí)現(xiàn)同上，這里省略*/
寫完了?Chinese的代碼，然后是Englishman中的代碼，首先是Englishman.h中的代碼:

#ifndef?_ENGLISHMAN_H
#define?_ENGLISHMAN_H

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Englishman?{
private:
????char?*name;
public:
????void?setName(char?*name);
????char?*getName(void);
????void?eating(void);
????void?wearing(void);
????void?driving(void);
????~Englishman();
};

#endif
緊接著，是.cpp中的代碼：

#include?"Englishman.h"

void?Englishman::setName(char?*name)?
{
????this->name?=?name;
}

char?*Englishman::getName(void)?
{
????return?this->name;
}
以這樣的方式增添功能，確實(shí)是可行的，但是我們假設(shè)一下，如果類很多，除了中國人和英國人還有很多個(gè)國家的人，如果這些類都要增加相同的功能，這個(gè)工作量就比較大了，那要如何解決這個(gè)問題呢？這個(gè)時(shí)候，我們就可以引入一個(gè)新類Human，然后，將每個(gè)類相同的部分寫在這個(gè)類里面，其他類，諸如Englisnman和Chinese就可以從Human類中繼承而來，那這個(gè)時(shí)候，增添的操作，就只需要在?Human類中增加就好了，不需要改動(dòng)Chinese和Englishman，工作量就小了很多。我們來看?Human類的代碼實(shí)現(xiàn)，首先是.h代碼的實(shí)現(xiàn)：

#ifndef?_HUMAN_H
#define?_HUMAN_H

#include?
#include?
#include?

using?namespace?std;

class?Human?{
private:
????char?*name;

public:
????void?setName(char?*name);
????char?*getName(void);????
};

#endif
然后是.cpp代碼的實(shí)現(xiàn)：

#include?"Human.h"

void?Human::setName(char?*name)?
{
????this->name?=?name;
}

char?*Human::getName(void)?
{
????return?this->name;
}
有了?Human類之后，我們就可以來實(shí)現(xiàn)我們所說的?Englishman和Chinese類了，代碼如下所示：

#ifndef?_ENGLISHMAN_H
#define?_ENGLISHMAN_H

#include?
#include?
#include?

#include?"Human.h"

using?namespace?std;

class?Englishman?:?public?Human?
{
public:
????void?eating(void);
????void?wearing(void);
????void?driving(void);
????~Englishman();
};

#endif
然后是Chinese的代碼：

#ifndef?_CHINESE_H
#define?_CHINESE_H

#include?
#include?
#include?

#include?"Human.h"

using?namespace?std;

class?Chinese?:?public?Human
{
public:
????void?eating(void);
????void?wearing(void);
????void?driving(void);
????~Chinese();
};

#endif
可以看到?Englishman和Chinese都是繼承自Human類，這個(gè)時(shí)候，就不需要再自己實(shí)現(xiàn)setName和getName了。

我們繼續(xù)來完善我們的代碼，先從主函數(shù)說起，主函數(shù)代碼如下所示：

void?test_eating(Human?*h)
{
????h->eating();
}

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????Englishman?e;
????Chinese?c;

????Human?*?h[2]?=?{