面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是一種思想，而C++恰好是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，在C++中設(shè)計(jì)類(lèi)一般都會(huì)采用繼承基類(lèi)（父類(lèi)），設(shè)計(jì)派生類(lèi)（子類(lèi)），繼承和動(dòng)態(tài)綁定的結(jié)合就巧妙的實(shí)現(xiàn)了實(shí)際的問(wèn)題。但是如何設(shè)計(jì)出一個(gè)強(qiáng)大的類(lèi)呢？今天在學(xué)習(xí)了純虛函數(shù)以后，我又覺(jué)得分層設(shè)計(jì)的思想真的是一個(gè)非常棒的設(shè)計(jì)思想。
首先說(shuō)明一下我只是一個(gè)初學(xué)者，寫(xiě)出來(lái)的東西可能會(huì)有錯(cuò)誤，說(shuō)實(shí)在的沒(méi)寫(xiě)過(guò)多少代碼，但是我認(rèn)為寫(xiě)代碼是一個(gè)熟練的過(guò)程，一個(gè)完成思想的過(guò)程。只有有了思想，才能完成好的設(shè)計(jì)，不斷的思考，不斷的總結(jié)才能學(xué)到新學(xué)到的東西，才能達(dá)到更高的目標(biāo)。
在C++中虛函數(shù)是指將一個(gè)類(lèi)中的虛函數(shù)后面加上=0，就說(shuō)明該虛函數(shù)為純虛函數(shù)。一般該函數(shù)設(shè)置為純虛函數(shù)，那么該函數(shù)也就沒(méi)有再次定義的必要了，因?yàn)榇嬖诩兲摵瘮?shù)的類(lèi)就是一個(gè)抽象類(lèi)，是不能夠創(chuàng)建對(duì)象的，不能創(chuàng)建對(duì)象也就不會(huì)主動(dòng)的調(diào)用該函數(shù)，哪怕在動(dòng)態(tài)綁定的情況下也不會(huì)，因此不需要為該函數(shù)定義相關(guān)的操作，實(shí)質(zhì)上在此處聲明只是說(shuō)明在該派生類(lèi)中需要重寫(xiě)基類(lèi)的虛函數(shù)，至于是否真的復(fù)寫(xiě)，不要去關(guān)心。
//存在純虛函數(shù)的類(lèi)為抽象類(lèi)
class AbstructClass:public Base
{
public：
//構(gòu)造函數(shù)
AbstructClass(...):Base(...),...{}
//析構(gòu)函數(shù)
~AbstructClass(){...}
//這就是純虛函數(shù)，一般func在基類(lèi)中就為虛函數(shù)，因此virtual也可以不寫(xiě)
virtual func(...) const = 0;
//保證派生類(lèi)能夠訪問(wèn)數(shù)據(jù)成員，必須設(shè)置為protected
protected:
//一些數(shù)據(jù)成員定義
...
};
抽象類(lèi)的作用主要是幫助完成實(shí)際派生類(lèi)的設(shè)計(jì)，為什么這么說(shuō)呢？如果我們只創(chuàng)建一個(gè)基類(lèi)，直接繼承基類(lèi)創(chuàng)建實(shí)際的派生類(lèi)，存在很多的問(wèn)題，為什么這么說(shuō)呢？比如說(shuō)我要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)人的類(lèi)，我們每一個(gè)人都是一個(gè)人的對(duì)象，在人的基類(lèi)中一般只是包含了人的共性，不可能將某一個(gè)人的特殊定義到類(lèi)中，當(dāng)然為了繼承，肯定也會(huì)創(chuàng)建一系列的虛函數(shù)。如果我們每一個(gè)人都直接從該基類(lèi)派生，人的個(gè)體在世界上有60多億，我們每一個(gè)人實(shí)際上就是一個(gè)派生類(lèi)，因?yàn)槊恳粋�(gè)人都不同，都有自己獨(dú)特的特性（假設(shè)是一種數(shù)據(jù)對(duì)象），如果要實(shí)現(xiàn)這么多的派生類(lèi)真的是一個(gè)不可想象的，而且我們可以知道很多人（類(lèi)）實(shí)際上存在很多的相似性。
這時(shí)我們實(shí)際上就可以采用抽象類(lèi)來(lái)幫忙完成我們的設(shè)計(jì)。抽象類(lèi)是連接在基類(lèi)和實(shí)際派生類(lèi)之間的中間類(lèi)，實(shí)際派生類(lèi)的直接基類(lèi)是抽象類(lèi)，也就說(shuō)說(shuō)基類(lèi)是實(shí)際派生類(lèi)的間接基類(lèi)。在抽象層中主要完成什么操作呢？抽象層中主要完成對(duì)派生類(lèi)共性數(shù)據(jù)成員的定義，為了方便派生類(lèi)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，必須設(shè)置為受保護(hù)訪問(wèn)權(quán)限，創(chuàng)建純虛函數(shù)，定義構(gòu)造函數(shù)，應(yīng)該在初始化列表中首先創(chuàng)建基類(lèi)對(duì)象，然后才能完成其他成員的初始化，有時(shí)候可能需要復(fù)制控制函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。
在實(shí)際的派生類(lèi)設(shè)計(jì)過(guò)程中就不再直接從基類(lèi)繼承，而是從抽象類(lèi)中繼承，因?yàn)槌橄箢?lèi)中增加了一些受保護(hù)成員數(shù)據(jù)，且這些數(shù)據(jù)成員時(shí)派生類(lèi)的共性，因此派生類(lèi)中可以很方便的訪問(wèn)。同時(shí)在該派生類(lèi)中就應(yīng)該完成虛函數(shù)的復(fù)寫(xiě)操作，因?yàn)閯?dòng)態(tài)綁定以后會(huì)直接調(diào)用該版本的虛函數(shù)。當(dāng)然有時(shí)候也要完成復(fù)制控制函數(shù)的定義。當(dāng)然可以設(shè)計(jì)很多基于抽象類(lèi)的派生類(lèi)。當(dāng)然在派生類(lèi)中也可以增加自己的數(shù)據(jù)成員。
//實(shí)際派生類(lèi)從抽象類(lèi)中繼承
class ActualClass : public AbstructClass
{
public:
ActualClass(...):AbstructClass(...),...{}
//派生類(lèi)中復(fù)寫(xiě)虛函數(shù)
func()
{...}
private:
//派生類(lèi)的一些數(shù)據(jù)
...
}；
基本的思想如下圖所示：
從上面的圖可知，我們可以在實(shí)際的派生類(lèi)與基類(lèi)之間增加一個(gè)中間層，這種實(shí)現(xiàn)方式不僅能夠更好的隱藏?cái)?shù)據(jù)，而且比較好的解決了我們上面提到的派生類(lèi)過(guò)實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題。因此我們可以認(rèn)為抽象類(lèi)實(shí)際上就是一個(gè)分層設(shè)計(jì)的方法，也可以認(rèn)為是一個(gè)分成更加精細(xì)子類(lèi)的方式方法，也就是說(shuō)在基類(lèi)的基礎(chǔ)上將對(duì)象分成很多子類(lèi)（抽象類(lèi)），然后在各個(gè)子類(lèi)下設(shè)計(jì)新的派生類(lèi)。比如在圖中的抽象類(lèi)1，抽象類(lèi)2是不同的，是兩種不同的分類(lèi)，這候我們給予兩個(gè)抽象類(lèi)的派生類(lèi)當(dāng)然也就存在了差別。這樣實(shí)現(xiàn)的好處能夠避免很多的重復(fù)代碼。
就假設(shè)我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較簡(jiǎn)單的校園人類(lèi)，假設(shè)已經(jīng)存在了一個(gè)人的基類(lèi)（Base），那么學(xué)校的人存在很多的特征，但是我認(rèn)為主要分成了3大類(lèi)，主要是學(xué)生、教師、服務(wù)人員，因此可以再基類(lèi)的基礎(chǔ)上派生出三個(gè)抽象類(lèi)，Studtent, Teacher, Service，就如同上面的抽象類(lèi)1，抽象類(lèi)2，抽象類(lèi)3。這時(shí)候設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際的派生類(lèi)也就減小了很多的冗余。但是我們覺(jué)得還是會(huì)存在很多的相似之處，比如學(xué)生類(lèi)而言，還是可以再分，可以分為男女，這樣分并不是最好的，我們實(shí)際上可以按照專(zhuān)業(yè)分，這時(shí)候又可以再Student的基礎(chǔ)上派生出不同的學(xué)生專(zhuān)業(yè)抽象類(lèi)，在各個(gè)專(zhuān)業(yè)下又可以分為博士、研究生、大學(xué)生抽象類(lèi)，在這些抽象類(lèi)的基礎(chǔ)上還可以分為男女抽象類(lèi)，到這時(shí)就可以直接完成具體每一個(gè)派生類(lèi)的實(shí)現(xiàn)啦，這時(shí)候的直接基類(lèi)就是男女學(xué)生抽象類(lèi)，這樣就形成了一個(gè)多層次的分解問(wèn)題，將一個(gè)大的問(wèn)題分解成了很多的子類(lèi)，在子類(lèi)的基礎(chǔ)上在分成更細(xì)的子類(lèi)，最后到達(dá)一個(gè)精細(xì)的抽象子類(lèi)，這時(shí)實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的派生類(lèi)就會(huì)非常的方便。也就減少了很多的冗余代碼，雖然設(shè)計(jì)的類(lèi)更多了，但是實(shí)現(xiàn)的方式會(huì)更加的容易。所以說(shuō)分層設(shè)計(jì)的思想是一個(gè)重要的思想，分層就能將一個(gè)大問(wèn)題逐步喜歡，而在C++中純虛函數(shù)（抽象類(lèi)）的運(yùn)用就能夠巧妙的解決這種多層次設(shè)計(jì)問(wèn)題。所以說(shuō)我們的分層設(shè)計(jì)不僅僅只是單一層的，也可以是多層次的。如下圖所示：
因此我們應(yīng)該掌握C++中這種純虛函數(shù)的用法，只有掌握了這種設(shè)計(jì)方法才能實(shí)現(xiàn)更加漂亮的類(lèi)設(shè)計(jì)。當(dāng)然上面只是我的一些遐想。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程還需要在經(jīng)后的實(shí)踐中練習(xí)。在類(lèi)的設(shè)計(jì)中多增加抽象類(lèi)能夠簡(jiǎn)化類(lèi)的冗余度，使得類(lèi)能更加方便的被繼承。從上面的結(jié)果我們可以將分層設(shè)計(jì)看做一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，基類(lèi)就是樹(shù)的根，而實(shí)際的派生類(lèi)是就是葉，而那些中間的抽象層就是節(jié)點(diǎn)。