适合具备 C 语言基础的 C 教程（九）

前言

在上一则教程中，叙述了关于C 类型转换的相关内容，在本节教程中，将叙述 C 的另一个内容，也就是抽象，这也是 C 相对于 C语言来说独特的一点，下面我们就来着重叙述这一点。

纯虚函数

在介绍抽象类之前，需要弄明白何为纯虚函数，下面假定我们有这样一个需求：

做一个“各个国家的人的调查”，调查各个国家的人的：饮食、穿衣、开车

要完成这样一个事情，那我们现在就需要实现这样几个类，一个是 Human类，其他国家的人从 Human类里派生而来，就比如说是Chinese和Englishman,我们再回过头来想，我们所要实现的需求是调查各个国家的人,那么这个过程中，由Human类派生得到 Chinese和 Englishman，那么在实例化对象的时候，我们实际上是不会用到Human类去定义一个对象的，考虑到这层因素，我们在 Human类里使用到了纯虚函数的概念，类实现的代码如下所示：

class Human
{
private:
    int a;
public:
    /*纯虚函数*/
    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; }
};
我们可以看到在上述的代码中，Human类的成员函数跟前几讲所写的成员函数有所不同，而如上述 Human类的成员函数这般写法，也就被称之为是纯虚函数。

抽象类

上述引出了纯虚函数的写法，那纯虚函数和抽象类之间有什么关系呢？实际上，抽象类就是具有纯虚函数的类，那这抽象类存在的意义是什么呢？总的来说，其作用也就是：向下定义好框架，向上提供统一的接口，其不能够实例化对象，基于上述几个类的前提下，我们编写主函数的代码：

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

    return 0;
}
因为抽象类不能够实例化对象，所以上述代码编译结果是错误的，错误信息如下所示：

而使用通过抽象类派生得到的派生类实例化对象是可行的，代码如下所示：

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

    return 0;
}
另外需要注意的是：在派生抽象类的过程中，如果派生得到的子类没有覆写所有的纯虚函数，那么这个子类还是抽象类，比如有如下所示的代码，Human类沿用的是上述的写法，代码不变，如果我们将上述的 Chinese类进行更改，更改后的代码如下所示：

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"<
};
如上述代码所示，我们将 driving()函数注释掉了，那么也就是说，我们并没有将抽象类的全部纯虚函数进行覆写，那么当前这个Chinese类也是一个抽象类，也是不能够进行实例化对象的，要使得 Chinese类有作用，我们必须派生出来另一个类，代码如下所示：

class Guangximan : public Chinese 
{
    void driving(void) {cout<<"drive guangxi car"<<endl; }
};
这个时候，就可以用 Guangximan这个类来实例化对象了。

多文件编程

在前面的教程中，有一则教程说到了多文件编程，在 C 中也就是将类的声明放到头文件中，将类的实现放在.cpp文件中，为了更好地阐述这种方法，我们用实例来进行讲解，首先，来看一下，所涉及到地所有文件有哪些：

可以看到上述有6个文件，我们首先来看 Chinese.h这个文件，代码如下所示：

#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
通过上述地.h文件可以看出，在这里的Chinese类中，它只涉及到类成员函数的一个声明，并没有成员函数的实现，我们继续来看Chinese.cpp的类实现：

#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;
}
按照上述这样一种方法，我们继续来实现Englishman类中的代码，首先是Englishman.h中的代码，代码如下所示：

#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
继续看.cpp中的代码，代码如下所示：

#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，除了主函数以外的代码就编写完了，我们继续来看主函数的代码：

#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，我们就说过，如果是多文件的话，需要编写 Makefile文件，Makefile文件代码如下：

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

%.o : %.cpp
    g  -c -o $@ $<

clean:
    rm -f *.o Human 
上述代码就不再这里赘述了，跟之前教程中的 Makefile基本是一样的，有了Makefile之后，编译代码只需要使用 make命令就行了，编译结果如下所示：

上述代码中，如果我们想要增添功能，比如说Chinese和Englishman都有名字，那么就可以增添设置名字和获取名字这两种方法，首先是 Chinese的代码，代码如下:

#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中的代码：

#include "Chinese.h"

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

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

/*其他成员函数实现同上，这里省略*/
写完了 Chinese的代码，然后是Englishman中的代码，首先是Englishman.h中的代码:

#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
紧接着，是.cpp中的代码：

#include "Englishman.h"

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

char *Englishman::getName(void) 
{
    return this->name;
}
以这样的方式增添功能，确实是可行的，但是我们假设一下，如果类很多，除了中国人和英国人还有很多个国家的人，如果这些类都要增加相同的功能，这个工作量就比较大了，那要如何解决这个问题呢？这个时候，我们就可以引入一个新类Human，然后，将每个类相同的部分写在这个类里面，其他类，诸如Englisnman和Chinese就可以从Human类中继承而来，那这个时候，增添的操作，就只需要在 Human类中增加就好了，不需要改动Chinese和Englishman，工作量就小了很多。我们来看 Human类的代码实现，首先是.h代码的实现：

#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代码的实现：

#include "Human.h"

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

char *Human::getName(void) 
{
    return this->name;
}
有了 Human类之后，我们就可以来实现我们所说的 Englishman和Chinese类了，代码如下所示：

#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的代码：

#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都是继承自Human类，这个时候，就不需要再自己实现setName和getName了。

我们继续来完善我们的代码，先从主函数说起，主函数代码如下所示：

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

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

    Human * h[2] = {