Бьерн Страуструп - Язык программирования С++. Главы 5-7 - Абстрактные классы

6.3 Абстрактные классы

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:

            class shape {
               // ...
            public:
               virtual void rotate(int) { error("shape::rotate"); }
               virtual void draw()  { error("shape::draw"): }
               // 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.