Абстрактная функция c что это
Абстрактные классы (C++)
Абстрактные классы используются в качестве обобщенных концепций, на основе которых можно создавать более конкретные производные классы. Нельзя создать объект типа абстрактного класса. Однако можно использовать указатели и ссылки на абстрактные типы классов.
Абстрактный класс создается путем объявления по крайней мере одной чистой виртуальной функции члена. Это виртуальная функция, объявленная с помощью синтаксиса чистого описателя ( ). Классы, производные от абстрактного класса, должны реализовывать чисто виртуальную функцию; в противном случае они также будут абстрактными.
Рассмотрим пример, представленный в виртуальных функциях. Класс Account создан для того, чтобы предоставлять общие функции, но объекты типа Account имеют слишком общий характер для практического применения. Это означает Account хороший кандидат для абстрактного класса:
Единственное различие между этим и предыдущим объявлениями состоит в том, что функция PrintBalance объявлена со спецификатором чисто виртуальной функции pure ( = 0 ).
Ограничения на использование абстрактных классов
Абстрактные классы нельзя использовать для:
переменных и данных членов;
типов возвращаемых функциями значений;
типов явных преобразований.
Если конструктор абстрактного класса вызывает чисто виртуальную функцию, прямо или косвенно, результат не определен. Однако конструкторы и деструкторы абстрактных классов могут вызывать другие функции-члены.
Определенные чистые виртуальные функции
Чистые виртуальные функции в абстрактных классах могут быть определеныили иметь реализацию. Вызывать эти функции можно только с помощью полного синтаксиса:
abstract — имя класса::Function-Name()
Определенные чистые виртуальные функции полезны при проектировании иерархий классов, базовые классы которых содержат чистые виртуальные деструкторы. Это обусловлено тем, что деструкторы базового класса всегда вызываются во время уничтожения объекта. Рассмотрим следующий пример.
В примере показано, как расширение компилятора Майкрософт позволяет добавить встроенное определение в чистый виртуальный
Когда объект aDerived выходит из области действия, derived вызывается деструктор класса. Компилятор создает код для неявного вызова деструктора класса base после derived деструктора. Пустая реализация чисто виртуальной функции
base гарантирует, что для функции существует хотя бы определенная реализация. Без него компоновщик создает неразрешенную ошибку внешнего символа для неявного вызова.
В предыдущем примере чистая виртуальная функция base::
base вызывается неявно из derived::
Урок №168. Чистые виртуальные функции, Интерфейсы и Абстрактные классы
Обновл. 15 Сен 2021 |
На этом уроке мы рассмотрим чистые виртуальные функции, интерфейсы и абстрактные классы.
Абстрактные функции и классы
До этого момента мы записывали определения всех наших виртуальных функций. Однако C++ позволяет создавать особый вид виртуальных функций, так называемых чистых виртуальных функций (или «абстрактных функций»), которые вообще не имеют определения! Переопределяют их дочерние классы.
Таким образом, мы сообщаем компилятору: «Реализацией этой функции займутся дочерние классы».
Использование чистой виртуальной функции имеет два основных последствия. Во-первых, любой класс с одной и более чистыми виртуальными функциями становится абстрактным классом, объекты которого создавать нельзя! Подумайте, что произойдет, если мы создадим объект класса Parent:
Во-вторых, все дочерние классы абстрактного родительского класса должны переопределять все чистые виртуальные функции, в противном случае — они также будут считаться абстрактными классами.
Пример чистой виртуальной функции
Рассмотрим пример чистой виртуальной функции на практике. На одном из предыдущих уроков мы создавали родительский класс Animal и дочерние классы Cat и Dog:
Мы запретили создавать объекты класса Animal, сделав конструктор protected. Однако, остаются две проблемы:
Конструктор по-прежнему доступен дочерним классам, что позволяет создавать объекты класса Animal.
По-прежнему могут быть дочерние классы, которые не переопределяют метод speak().
Результат выполнения программы:
Что случилось? Мы забыли переопределить метод speak(), поэтому lion.Speak() вызвал Animal.speak() и получили то, что получили.
Решение — использовать чистую виртуальную функцию:
Здесь есть несколько вещей, на которые следует обратить внимание. Во-первых, speak() теперь является чистой виртуальной функцией. Это означает, что Animal теперь абстрактный родительский класс, и нам уже не нужен спецификатор protected (хотя он и не будет лишним). Во-вторых, поскольку наш класс Lion является дочерним классу Animal, но мы не определили Lion::speak(), то Lion считается также абстрактным классом. Поэтому, если мы попытаемся скомпилировать следующий код:
То получим ошибку, сообщающую о том, что Lion является абстрактным классом, а создавать объекты абстрактного класса нельзя. Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы создать объект класса Lion, нам нужно переопределить метод speak():
Теперь уже другое дело:
Чистая виртуальная функция полезна, когда у нас есть функция, которую мы хотим поместить в родительский класс, но реализацию оставить дочерним классам. Чистая виртуальная функция абстрактного родительского класса вынуждает дочерние классы переопределить эту функцию, иначе объекты этих классов создавать будет невозможно.
Чистые виртуальные функции с определениями
Оказывается, мы можем определить чистые виртуальные функции:
В этом случае speak() по-прежнему считается чистой виртуальной функцией (хотя позже мы её определили), а Animal по-прежнему считается абстрактным родительским классом (и, следовательно, объекты этого класса не могут быть созданы). Любой класс, который наследует класс Animal, должен переопределить метод speak() или он также будет считаться абстрактным классом.
При определении чистой виртуальной функции, её тело (определение) должно быть записано отдельно (не встроено).
Это полезно, когда вы хотите, чтобы дочерние классы имели возможность переопределять виртуальную функцию или оставить её реализацию по умолчанию (которую предоставляет родительский класс). В случае, если дочерний класс доволен реализацией по умолчанию, он может просто вызвать её напрямую. Например:
Результат выполнения программы:
Интерфейсы
Интерфейс — это класс, который не имеет переменных-членов и все методы которого являются чистыми виртуальными функциями! Интерфейсы еще называют «классами-интерфейсами» или «интерфейсными классами».
Интерфейсные классы принято называть с I в начале, например:
IErrorLog ( ) < >; // создаем виртуальный деструктор, чтобы вызывался соответствующий деструктор дочернего класса в случае, если удалим указатель на IErrorLog
Любой класс, который наследует IErrorLog, должен предоставить свою реализацию всех 3 методов класса IErrorLog. Вы можете создать дочерний класс с именем FileErrorLog, где openLog() открывает файл на диске, closeLog() — закрывает файл, а writeError() — записывает сообщение в файл. Вы можете создать еще один дочерний класс с именем ScreenErrorLog, где openLog() и closeLog() ничего не делают, а writeError() выводит сообщение во всплывающем окне.
Теперь предположим, что вам нужно написать программу, которая использует журнал ошибок. Если вы будете писать классы FileErrorLog или ScreenErrorLog напрямую, то это неэффективно. Например, следующая функция заставляет все объекты, вызывающие mySqrt(), использовать FileErrorLog, что может быть не всегда уместно:
Намного лучшим вариантом будет реализация через IErrorLog:
Теперь пользователь через передачу объектов может определить самостоятельно, какой класс следует вызывать. Если он хочет, чтобы ошибка была записана в файле, то он передаст в функцию mySqrt() объект класса FileErrorLog. Если он хочет, чтобы ошибка выводилась на экран, то он передаст объект класса ScreenErrorLog. Или, если он хочет сделать то, что вы не предусмотрели, например, отправить кому-то Email-ом сообщение ошибки, то он может создать новый дочерний класс EmailErrorLog, который будет наследовать IErrorLog, и передавать объект этого класса! Таким образом, реализация через IErrorLog делает нашу функцию более гибкой и независимой.
Не забудьте о подключении виртуальных деструкторов в ваши интерфейсные классы, чтобы при удалении указателя на интерфейс вызывался деструктор соответствующего (дочернего) класса.
Интерфейсы чрезвычайно популярны, так как они просты в использовании, удобны в поддержке, и их функционал легко расширять. Некоторые языки, такие как Java и C#, даже добавили в свой синтаксис ключевое слово interface, которое позволяет программистам напрямую определять интерфейсный класс, не указывая явно, что все методы являются абстрактными.
Чистые виртуальные функции и виртуальная таблица
Абстрактные классы имеют виртуальные таблицы, которые могут использоваться, если у вас есть указатель или ссылка на абстрактный класс. Запись чистой виртуальной функции в виртуальной таблице обычно содержит либо нулевой указатель, либо указывает на общую функцию, которая выводит ошибку (иногда эта функция называется __purecall ), если не было обнаружено переопределения.
Чем отличается абстрактный класс от интерфейса в языке C++?
Ответ
Абстрактный класс может иметь переменные-члены и имеет как минимум одну чистую виртуальную функцию, в то время как интерфейс не имеет переменных-членов, и все его методы должны быть чистыми виртуальными функциями.
Поделиться в социальных сетях:
Урок №167. Виртуальные таблицы
Комментариев: 1
Очень интересный момент. Если у нас есть чистая виртуальная функция, и она записывается в таблицу виртуальных функций(точнее, ее адресс), то было бы логичнее туда записывать не аб какой адресс, и не нулевой адресс, а специальный адресс хэндлер вызова чистой виртуальной функции, чтобы в будущем было легче найти ошибку.
А теперь, самое интересное. Как вызвать чистую виртуальную функцию? Чтобы это сделать, нужно, чтобы был сконструирован объект какого-то класса, явно не абстрактного, который умудрялся бы как-то обращаться к методам абстрактного класса, от которого он наследуется, чтобы те методы вызвали чистую вирт. функцию. Но как это сделать? Если немного подумать, то становится очевидным, что чтобы вызвать именно чистую вирт. функцию, нужно, чтобы в в момент обращения к методам абстрактного класса, в нашей таблице виртуальных функций был записан именно абстрактный класс. А это возможно только в момент вызова конструктора. Тогда, внутри конструктора нужно вызвать виртуальную функцию. Но компилятор не позволит настолько наглеть, ибо это явная ошибка. Тогда, можно обмануть компилятор, если в абстрактном классе создать и определить метод, который уже и вызывает чистую виртуальную функцию, а из конструктора вызывать именно этот метод. Вот код, который на моем компиляторе скомпилировался и вывел на экран после выполнения сообщение:
С# для AS3 разработчиков. Часть 4: Абстрактные классы и функции
В этой статье мы наконец-то начнём разбираться в нюансах C#, аналогов которых нет в AS3. И первым делом мы рассмотрим абстрактные классы и функции. В AS3 необходимо было придумывать обходные пути, чтобы они работали правильно на этапе исполнения (run-time). Но C# предоставляет возможность заставить их работать на этапе компиляции (compile-time), и сегодня мы разберём эти способы.
Но, до этого, я бы хотел рассказать об одной особенности AS3 классов, о которой я забыл рассказать в предыдущих статьях: статические инициализаторы (static initializers), так же известные как инициализаторы класса, конструкторы класса или статические конструкторы. Это – функция, которая будет вызвана автоматически, когда статические поля класса должны быть инициализированы. Вот, как это выглядело в AS3:
Статические инициализаторы используются не часто, т.к. у нас есть возможность объявлять и инициализировать поля в одно и то же время. Например:
Но, они могут быть полезны, если необходимо реализовать более сложную логику поведения приложения. В любом случае, вот, как это может быть реализовано в C#:
Статические инициализаторы в C# называются “статическими конструкторами” и работают по аналогии с обычными конструкторами, но не для отдельных экземпляров классов, а для всего класса целиком. Синтаксис подобных конструкторов совпадает с обычными, но в начале объявления конструктора добавляется ключевое слово static. У данных конструкторов не может быть модификаторов доступа (private, public и т.п.) и они не могут принимать входящие параметры.
А теперь, давайте поговорим об абстрактных классах: это – такие классы, которые не могут быть инстанциированы напрямую. Чтобы создать экземпляр абстрактного класса, вам необходимо будет создать не абстрактный класс, который будет наследоваться от абстрактного, и инстанциировать этот не абстрактный класс. По-умолчанию в AS3 нет подобного функционала на этапе компиляции, но, существует довольно популярный способ обойти это ограничение:
В данном случае создание ExtrudedShape напрямую всё ещё возможно, и подобный код будет компилироваться:
Но на этапе исполнения сработает проверка первого аргумента, что повлечёт за собой появление ошибки ArgumentError, и экземпляр ExtrudedShape не будет создан. Это произойдёт из-за того, что классы, не унаследованные от ExtrudedShape не будут иметь доступа к protected константе HIDDEN_KEY, но, в то же время, классы-производные от ExtrudedShape смогут обращаться к этой переменной для передачи в родительский конструктор:
Это – довольно эффективный способ реализации абстрактных классов на этапе проигрывания, но C# предоставляет возможность сделать всю работу на этапе компиляции:
Обратите внимание на использование ключевого слова abstract вначале класса. Оно означает, что компилятор не должен разрешать создание данного класса напрямую. Данный подход не требует дополнительного кода или “обходных путей”, которые необходимы в AS3 (производным классам не нужно использовать HIDDEN_KEY, а их инициализация и объявление выглядит точно так же, как и у других классов):
Абстрактные функции используются в тех случаях, когда необходимо указать, что реализация определённой функции, обязательно должна быть переопределена в дочернем классе. И снова, в AS3 нет возможности реализовать подобное на этапе компиляции, но, как и в случае с абстрактными классами, существует способ обойти это ограничение:
В данном примере класс ExtrudedShape не реализует функционал функции get area, так как он ничего не знает о ней. В данной версии, обращение к функции get area класса ExtrudedShape вызовет ошибку. Данный подход позволяет реализовать абстрактные функции на этапе воспроизведения, но не на этапе компиляции. Например, следующий код будет успешно компилироваться без реализации функции get area:
Вместо этого, в C# мы можем просто использовать ключевое слово abstract:
Это же ключевое слово будет использоваться для обычных функций (не геттер/сеттер):
Сегодня мы обсудили абстрактные классы и функции, а так же статические инициализаторы. Для закрепления, давайте сравним особенности реализации этого функционала в C# и AS3:
В следующей статье мы поговорим о деструкторах, трюках при работе с перегрузкой конструкторов и о многом другом.
abstract (Справочник по C#)
Модификатор abstract указывает, что изменяемый элемент имеет отсутствующую или неполную реализацию. Модификатор abstract можно использовать с классами, методами, свойствами, индексаторами и событиями. Используйте модификатор abstract в объявлении класса, чтобы указать, что класс предназначен только для использования в качестве базового класса для других классов и не должен быть создан сам по себе. Элементы с пометкой abstract должны быть реализованы не абстрактными классами, производными от абстрактного класса.
Пример 1
Абстрактные классы предоставляют следующие возможности:
Создавать экземпляры абстрактного класса нельзя.
Абстрактный класс может содержать абстрактные методы и методы доступа.
Изменить абстрактный класс с модификатором sealed нельзя, так как два этих модификатора имеют взаимоисключающие значения. Модификатор sealed запрещает наследование класса, в то время как модификатор abstract указывает, что класс обязан иметь производные классы.
Неабстрактный класс, производный от абстрактного класса, должен включать фактические реализации всех наследуемых абстрактных методов и методов доступа.
Модификатор abstract в объявлении метода или свойства позволяет указать, что этот метод или свойство не содержат реализации.
Абстрактные методы предоставляют следующие возможности:
Абстрактный метод неявно представляет собой виртуальный метод.
Объявления абстрактных методов допускаются только в абстрактных классах.
Поскольку объявление абстрактного метода не предоставляет фактической реализации, тело метода отсутствует, а объявление метода заканчивается точкой с запятой, и фигурных скобок (< >) после подписи нет. Пример:
Реализация предоставляется методом override, который является членом неабстрактного класса.
В объявлении абстрактного метода нельзя использовать статические или виртуальные модификаторы.
Действие абстрактных свойств аналогично абстрактным методам, за исключением отличий в синтаксисе объявлений и вызовов.
Использование модификатора abstract в статическом свойстве является недопустимым.
Абстрактное наследуемое свойство можно переопределить в производном классе, включив объявление свойства, которое использует модификатор override.
Дополнительные сведения об абстрактных классах см. в разделе Абстрактные и запечатанные классы и члены классов.
Абстрактный класс должен предоставлять реализацию для всех членов интерфейса.
Абстрактный класс, реализующий интерфейс, может сопоставлять методы интерфейса с абстрактными методами. Пример:
Пример 2
В предыдущем примере при попытке создать экземпляр абстрактного класса с помощью оператора вида:
Выдается сообщение об ошибке, указывающее, что компилятор не может создать экземпляр абстрактного класса BaseClass.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.
Что такое абстрактный класс в С++
Что такое абстрактный класс в С++?
2 ответа 2
Описание
Абстрактный класс используют, когда необходимо создать семейство классов (много разновидностей монстров в игре), при этом было бы лучше вынести общую реализацию и поведение в отдельный класс. При такой тактике переопределить/дописать придется только специфичные для каждого класса методы (у каждого монстра своя анимация удара/перемещения) и/или расширить функциональность класса.
Но возникает возможность создать абстрактный класс, что противоречит архитектуре: как «выделанная общая часть» может быть полноценным классом? Ответ: никак, надо запретить создавать подобный класс. Для этого указывают один из методов как чистый виртуальный ( pure virtual method ), пример для С++:
тем самым заставляя классы наследники определить реализацию для данного метода. Понятное дело, что такое «ограничение» вызывает зависимость и бьет по гибкости, поэтому в 90% случаев таким методом делают деструктор, так как кто-кто, а деструктор в классах, где есть наследование и виртуальные методы нужен всегда. Но не стоит забывать, что при вызове деструктора класс вызывает все деструкторы своих родителей, и поэтому мы объязаны написать реализацию деструктора, в случае определения его как чисто виртуального в абстрактном классе:
Класс или его наследник перестаёт быть для компилятора абстрактным и экземпляр такого класса может быть создан, как только определена реализация для каждого pure virtual method.
Отличие от интерфейса
Так как понятия «интерфейс» и «абстрактный класс» путают, приведу их отличия:
Примечение #1: так как в С++ нету понятия интерфейс на уровне языка, то программисты симулируют его поведение через абстрактный класс, наследуя его.
Пример
Интересный, как по мне, способ использовать абстрактный класс в связке с этим паттерном Template Method Design Pattern.