使用纯虚类实现接口组合,Circle类通过多继承实现Drawable、Movable和Serializable接口,分别完成绘制、移动和序列化功能,体现高内聚低耦合设计。

在C++中,多继承可以用来实现类似接口组合的功能,尽管C++没有像Java那样的interface关键字,但通过纯虚类(抽象类)可以达到相同效果。使用多继承将多个职责分离的“接口”组合到一个具体类中,是实现高内聚、低耦合设计的有效方式。
定义纯虚类作为接口
将每个逻辑职责定义为一个只包含纯虚函数的类,相当于“接口”:
struct Drawable {
virtual void draw() = 0;
virtual ~Drawable() = default;
};
struct Movable {
virtual void move(double dx, double dy) = 0;
virtual ~Movable() = default;
};
struct Serializable {
virtual void save(std::ostream& out) const = 0;
virtual ~Serializable() = default;
};
每个类只定义行为契约,不包含数据成员或实现,符合接口设计原则。
通过多继承组合接口
一个具体类可以继承多个接口,并实现所有纯虚函数:
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class Circle : public Drawable, public Movable, public Serializable {
double x = 0, y = 0;
double radius;
public:
Circle(double x, double y, double r) : x(x), y(y), radius(r) {}
void draw() override {
std::cout << "Drawing circle at (" << x << ", " << y << ")\n";
}
void move(double dx, double dy) override {
x += dx;
y += dy;
}
void save(std::ostream& out) const override {
out << "Circle:" << x << "," << y << "," << radius;
}
};
这样,Circle类就同时具备了可绘制、可移动和可序列化的特性,使用者可以通过不同接口指针访问其功能。
使用接口指针操作对象
接口组合的价值体现在多态调用中。函数可以接受任意接口类型,无需关心具体类:
void render(Drawable& obj) {
obj.draw();
}
void step(Movable& obj) {
obj.move(1.0, 0.5);
}
void backup(const Serializable& obj, std::ostream& out) {
obj.save(out);
out << "\n";
}
这些函数只依赖特定行为,不耦合具体类型。一个Circle对象可以无缝用于所有场景:
Circle c(10, 20, 5); render(c); // 调用 draw step(c); // 调用 move backup(c, std::cout); // 调用 save
注意事项与最佳实践
使用多继承实现接口组合时,需注意以下几点:
- 确保每个接口类的析构函数为
virtual
,防止资源泄漏 - 避免在接口中定义数据成员,保持纯粹的行为抽象
- 优先使用public继承,表明“is-a”关系
- 避免继承层次过深或接口间存在强耦合
- 若出现同名虚函数,需显式重写以避免歧义
基本上就这些。C++通过纯虚类和多继承,能有效模拟接口组合,提升代码复用性和可维护性。关键在于合理划分职责,保持接口小而专注。










