突破编程_C++_面试（抽象类与接口）

面试题 1 ：简述抽象类的概念，并给出其使用场景的一个例子。

抽象类是面向对象编程中的一个重要概念，它定义了一组方法，但并不完全实现它们（可以包含成员变量、构造方法、析构方法以及普通方法的实现）。抽象类不能被实例化，即不能直接创建抽象类的对象。它的主要目的是作为其他类的基类，为子类提供一个通用的结构，并要求子类实现某些特定的方法。

抽象类至少包含一个纯虚函数（没有实现的虚函数），这使得它不能被直接实例化。子类继承抽象类时，必须提供这些纯虚函数的实现。

使用场景： 抽象类常用于设计具有共同行为或属性的类族。通过抽象类，可以定义通用的方法，让不同的子类实现这些方法，以实现不同的功能。

例子： 有一个图形库设计的需求，其中包含了不同类型的形状，如圆形、矩形和三角形。这些形状都有一些共同的属性，如面积和周长，但也有各自特有的属性和方法。该需求可以使用一个抽象类 Shape 来表示这些共同的属性和方法。

class Shape 
{
public:virtual double getArea() const = 0; // 纯虚函数，计算面积，要求子类实现  virtual double getPerimeter() const = 0; // 纯虚函数，计算周长，要求子类实现  // 其他共同的属性和方法  
};class Circle : public Shape 
{
public:double getArea() const override {// 计算圆形的面积  }double getPerimeter() const override {// 计算圆形的周长  }// 圆形特有的属性和方法  
};class Rectangle : public Shape 
{
public:double getArea() const override {// 计算矩形的面积  }double getPerimeter() const override {// 计算矩形的周长  }// 矩形特有的属性和方法  
};

在上面代码中，Shape 是一个抽象类，它定义了所有形状都应该有的共同接口（getArea 和 getPerimeter）。然后为不同类型的形状（如圆形和矩形）创建了具体的子类，这些子类实现了抽象类中定义的接口。这样就可以通过统一的接口来处理不同类型的形状，而无需关心它们的具体实现细节。

面试题 2 ：接口在面向对象编程中有什么作用？它与抽象类有何不同？

接口在面向对象编程中起着非常关键的作用，它们定义了一组方法的规范，这些方法应该被任何实现该接口的类所实现。接口与抽象类的主要区别在于它们的实现和继承方式。

接口的作用：

（1）定义行为规范： 接口定义了一组方法，这些方法描述了类应该具有的行为。它允许类之间以一种标准化的方式进行交互，而不需要关心它们的具体实现细节。

（2）解耦： 接接口有助于降低代码之间的耦合度。当一个类实现了某个接口时，它只需要关心接口定义的行为，而不需要关心其他类是如何实现这些行为的。这有助于提高代码的可维护性和可扩展性。

（3）支持多重继承： 为了防止菱形继承，一般而言类只能继承自一个基类。但是，由于接口中只能包含抽象方法，所以一个类可以实现多个接口，从而可以组合多个接口的行为。

接口与抽象类的不同：

（1）实现方式： 抽象类是一种具体的类，它可以包含成员变量、构造方法、析构方法以及普通方法的实现。而接口只能包含抽象方法的声明，不能包含方法的实现。

（2）继承与实现： 一个类尽量继承自一个抽象类（防止菱形继承），但可以实现多个接口。

（3）成员变量： 抽象类可以包含成员变量，而接口不能包含成员变量。接口只关注行为，不关注状态。

总体而言，接口和抽象类都是面向对象编程中非常重要的概念，它们在定义行为规范、实现多态性、降低耦合度等方面发挥着重要作用。但是，它们在实现方式、继承与实现、实例化以及成员变量等方面存在显著的差异。

面试题 3 ：接口在面向对象编程中有什么作用？它与抽象类有何不同？

在C++中，抽象类和接口是解决特定设计问题的关键工具，它们各自具有不同的作用和价值。

抽象类：

（1）代码重用和扩展性： 抽象类允许定义一个通用的接口，这个接口可以由多个子类共享和实现。这样可以创建一系列具有共同属性和行为的类，同时允许这些类具有各自独特的特性。这提高了代码的重用性，也使得代码更容易扩展。

（2）封装和隐藏实现： 抽象类可以将公共的、必要的接口与具体的实现细节分离。子类只需要关心它们需要实现的抽象方法，而不需要关心父类的具体实现。这有助于隐藏实现细节，使得代码更加清晰和易于维护。

（3）强制遵循规范： 通过声明抽象方法，抽象类强制要求子类实现这些方法。这确保了所有从抽象类派生的子类都会遵循一定的行为规范和接口标准。

接口：

（1）定义契约： 接口定义了一个类必须遵循的契约或规范。这意味着任何实现该接口的类都必须提供接口中定义的所有方法的实现。这有助于确保不同的类之间可以以一种可预测和一致的方式进行交互。

（2）多重继承： 在C++中，类只能从一个基类继承（尽管可以通过多重继承来继承多个类，但这可能会导致复杂性和其他问题）。然而，一个类可以实现多个接口，这允许开发者以一种更加模块化和灵活的方式来组合不同的行为。

（3）解耦： 接口有助于降低类之间的耦合度。通过依赖于接口而不是具体的类，可以更容易地替换实现，而不需要修改依赖于该实现的代码。这提高了代码的可维护性和可扩展性。

总结：

抽象类和接口都是为了解决面向对象设计中的特定问题而存在的。抽象类提供了一种方式来定义通用的接口和行为，并强制子类遵循这些规范。而接口则提供了一种更加灵活和模块化的方式来定义类应该遵循的行为规范。通过合理使用抽象类和接口，我们可以创建更加健壮、可扩展和可维护的代码。

面试题 4 ：如何定义一个接口？请给出一个示例。

在 C++ 中，接口通常是通过抽象基类（Abstract Base Class, ABC）来实现的。一个抽象基类是仅包含纯虚函数的类，它不能被直接实例化。任何从这个抽象基类派生的子类都必须提供这些纯虚函数的实现。这种方式在 C++ 中实现了接口的概念。

如下为样例代码：

// 定义一个接口
class IAnimal 
{
public:// 析构函数通常是虚函数，以确保正确删除派生类对象  virtual ~IAnimal() {}// 纯虚函数  virtual void eat() = 0;
};// 实现接口的类  
class Dog : public IAnimal 
{
public:// 实现纯虚函数  void eat() override {std::cout << "Eating dog food." << std::endl;}// 其他函数  
};class Cat : public IAnimal 
{
public:// 实现纯虚函数  void eat() override {std::cout << "Eating cat food." << std::endl;}// 其他函数  
};

在上面代码中，IAnimal 是一个接口，它声明了一个纯虚函数 eat()。Dog 和 Cat 类实现了这个接口，提供了这个纯虚函数的实现。由于 IAnimal 是一个抽象基类，所以不能直接创建它的实例，必须要通过创建 Dog 或 Cat 的实例来间接使用接口。

面试题 5 ：如果有一个类需要同时遵循多个行为规范（即实现多个接口），那么应该如何设计这个类？

在 C++ 中，如果一个类需要同时遵循多个行为规范（即实现多个接口），可以通过让该类继承多个抽象基类（即接口）来实现。C++ 支持类的多重继承，因此一个类可以继承多个基类，每个基类可以定义一个不同的接口。

如下为样例代码：

// 定义第一个接口  
class IFirstInterface 
{
public:virtual ~IFirstInterface() {} // 虚析构函数  virtual void doFirstThing() const = 0; // 纯虚函数定义接口  
};// 定义第二个接口  
class ISecondInterface 
{
public:virtual ~ISecondInterface() {} // 虚析构函数  virtual void doSecondThing() const = 0; // 纯虚函数定义接口  
};// 定义实现两个接口的类  
class MyClass : public IFirstInterface, public ISecondInterface
{
public:// 实现IFirstInterface接口的方法  void doFirstThing() const override {std::cout << "Doing the first thing." << std::endl;}// 实现ISecondInterface接口的方法  void doSecondThing() const override {std::cout << "Doing the second thing." << std::endl;}
};