什么是 C++ 中的接口与方法、抽象与封装答案

【问题标题】：what's interface vs. methods, abstraction vs. encapsulation in C++什么是 C++ 中的接口与方法、抽象与封装
【发布时间】：2010-01-23 04:52:45
【问题描述】：

当我与朋友讨论时，我对这些概念感到困惑。

我朋友的意见是

1) 抽象是关于纯虚函数。

2）接口不是成员函数，接口是纯虚函数。

我发现在C++入门中，接口是数据类型支持的那些操作，所以成员函数就是接口。

我的意见是

1) 抽象是关于接口和实现的分离；

2) 成员函数是接口。

那么有人可以为我澄清这些概念吗？

1) 抽象、抽象数据类型和抽象类的区别。

2) 接口和成员函数的区别。

3) 抽象与封装的区别。

【问题讨论】：

标签： c++ oop

【解决方案1】：

我认为你的主要问题是你和你的朋友对“接口”这个词使用了两种不同的定义，所以你们在不同的方面都是对的。

您在日常意义上使用“接口”，即“与某物进行交互操作的定义方式”，例如“我的计算机和键盘之间的接口是 USB”或“真空吸尘器和墙壁之间的接口”权力就是一个出口。”从这个意义上说，是的，方法（甚至是具体的方法）是接口，因为它们定义了一种与对象进行互操作的方式。这并不是说这不适用于软件——它是术语应用程序编程接口 (API) 中使用的“接口”的含义。

您的朋友正在使用更具体的面向对象编程术语意义上的“接口”，即“类可以选择以保证其支持的单独定义的一组操作”。在这里，“接口”的定义特征是它没有自己的实现。一个类应该通过提供接口定义的方法的实现来支持接口。由于 C++ 在这个意义上没有明确的接口概念，因此等价的构造是一个只有纯虚函数（又名抽象数据类型）的类。

另一方面，“抽象”是关于很多事情的，而且你们都是对的。一般意义上的抽象意味着能够专注于更高层次的概念，而不是低层次的细节。封装是一种抽象，因为它的目的是隐藏类方法的实现细节；实现可以在不改变类定义的情况下改变。纯虚函数（OO 术语意义上的“接口”）是另一种抽象类型，因为如果使用得当，它们不仅可以隐藏实现，还可以隐藏真正的底层对象类型；只要两种类型都实现相同的接口，所使用的类型就可以改变。

【讨论】：

@Tyler：但由于他们在 OOP 上下文中讨论接口，所以您的回答更支持 skydoor 的朋友。
也许吧，但我不会误认为天门。说一个类的具体方法定义了一个类的接口当然不是错误的。
我想是的，我们在谈论 C++。

【解决方案2】：

相同的术语可以用于不同的事物，这就是这里发生的事情。

C++ 中的“Abstract”是指根本没有实现的方法（不能用抽象成员实例化对象。）

“抽象”只是“建模”的概念。建模通过忽略一些细节使复杂的东西看起来更简单。在编程中，您希望将操作和概念分解为组件，并为每个组件抽象出不影响当前组件操作的外部组件的详细信息。

编程“接口”是一种实现“抽象”的方式。您不会看到组件的所有源代码和内部操作，而只会看到与您使用对象的方式相关的操作。 C++ 中的“接口”是通过将类上的所有方法标记为“抽象”（也称为“纯虚拟”）来实现的。这是通过在方法声明之后但分号之前放置“= 0”来完成的。该方法必须标记为“虚拟”才能合法。

换句话说，一个抽象的C++类是一个至少有一个纯虚方法的类，而一个接口是在C++中通过使所有的成员函数都成为纯虚来实现的。

封装是一个模糊的术语，但对我来说，它意味着一种实现抽象的技术。这意味着“信息隐藏”。您隐藏了对象如何执行其“合同”的内部细节。契约是通过接口表达的，在我看来这是一种更强大的抽象形式。任何具有受保护或私有成员的 C++ 类都使用封装，但仅实现纯虚方法的类正在描述契约，承诺提供某些服务，您无需了解它们的实现方式或同一对象可能的其他服务实施。

同一个对象可以填充多个合约，并且通过公开多个不相交的接口，它不会强制客户端了解该对象的所有辅助功能。例如，一个对象可能能够告诉您银行账户余额，它也可能能够被序列化/反序列化到数据库。你可以只拥有一个类，所有这些操作都作为成员函数公开。我更喜欢定义两个接口，“IDatabaseSerializable”和“IBankAccount”，并将适当的操作放在适当的接口中，并从我的实现类中的两个接口派生。那么只关心银行余额的客户会看到尽可能少的额外信息，而数据库只会看到它关心的操作。

【讨论】：

【解决方案3】：

虚拟成员函数（不一定是纯的）与继承相结合是在 C++ 中表达接口概念的一种方式，即接口和方法是正交概念。

C++ 中接口的另一种方法是使用泛型代码（即模板），您通常不希望有任何具体类型 - 相反，您希望该类型具有具有特定语义的某些成员函数 - 如果您没有会出现编译错误。

有些人称其为概念，而您则说一种建模某个概念的类型。虽然 C++ 中没有正式支持概念，但像 Boost.ConceptCheck 这样的库在提供替代品方面做得很好。

【讨论】：

【解决方案4】：

抽象意味着有人可以在不了解实现细节的情况下使用您的代码。使这件事变得复杂的是，在一个上下文中作为实现细节的东西可能不在其他上下文中。抽象数据类型是不能实例化的数据类型，只描述其子类型的属性。抽象类就是抽象数据类型和类。
接口可以由一组成员函数隐式定义（尽管要成为有用的抽象，这些函数至少应该是虚拟的，以便接口有多个可能的实现）。它也可以显式定义为仅具有纯虚函数（在 C++ 中）或 interface（在 Java、C# 和 D 中）的类。
抽象是指您不必必须了解某事物的实现细节。封装是指您无法了解它们。例如，从 OO 角度来看设计良好但不费心将其成员变量设置为 private 的类仍然是一个有用的抽象，但它没有被封装。

【讨论】：