Чем отличается интерфейс от абстрактного класса?cplus-90

Основные концепции

В C++ (в отличие от некоторых других языков) нет формального разделения на интерфейсы и абстрактные классы на уровне языка, но есть устоявшиеся паттерны их реализации.

Абстрактный класс

Класс, содержащий хотя бы одну чисто виртуальную функцию:

class AbstractClass {
public:
    virtual void mustImplement() = 0;  // Чисто виртуальная функция
    virtual ```AbstractClass() {}       // Виртуальный деструктор
};

Интерфейс

Класс, содержащий только чисто виртуальные функции и не имеющий членов-данных:

class Interface {
public:
    virtual void method1() = 0;
    virtual void method2() = 0;
    virtual ```Interface() = default;
};

Ключевые различия

Характеристика	Абстрактный класс	Интерфейс
Члены-данные	Может содержать	Не содержит
Реализации методов	Может иметь реализованные методы	Только чисто виртуальные функции
Состояние	Может хранить состояние	Не имеет состояния
Наследование	Может наследовать от других классов	Обычно "чистый" интерфейс
Модификаторы доступа	Может иметь protected/private члены	Только public методы

Когда использовать

Абстрактный класс:

1. Есть общая реализация для производных классов
2. Необходимо хранить общее состояние
3. Нужна частичная реализация функциональности

class AbstractShape {
protected:
    Color color;  // Общее состояние
public:
    virtual double area() const = 0;
    void setColor(Color c) { color = c; }  // Общая реализация
};

Интерфейс:

1. Нужно определить только контракт
2. Требуется множественное наследование
3. Важна слабая связность компонентов

class Drawable {
public:
    virtual void draw() const = 0;
    virtual ```Drawable() = default;
};

class Serializable {
public:
    virtual std::string serialize() const = 0;
    virtual ```Serializable() = default;
};

Особенности C++

1. Множественное наследование:

   class Concrete : public Interface1, public Interface2 {...};
   

2. Техника разделения интерфейса (Interface Segregation Principle):

   class Printer {
   public:
       virtual void print() = 0;
       virtual ```Printer() = default;
   };
   
   class Scanner {
   public:
       virtual void scan() = 0;
       virtual ```Scanner() = default;
   };
   

3. Отличие от других языков:

   • В C++ нет ключевого слова interface
   • В C++20 появились Concepts, которые можно рассматривать как альтернативу интерфейсам

Рекомендации по проектированию

1. Для интерфейсов:

   • Используйте только чисто виртуальные методы
   • Объявляйте виртуальный деструктор
   • Избегайте членов-данных

2. Для абстрактных классов:

   • Помечайте нереализуемые методы как = 0
   • Предоставляйте полезную базовую реализацию
   • Защищайте общее состояние

Резюмируем

Главные различия:

1. Интерфейс - только чисто виртуальные методы без состояния (контракт)
2. Абстрактный класс - может содержать реализацию и состояние (частичная реализация)

В C++:

• Интерфейс реализуется как абстрактный класс без членов-данных
• Абстрактный класс - более общая концепция
• Выбор зависит от потребностей проектирования (состояние, повторное использование кода, множественное наследование)