C++抽象类如何设计

设计C++抽象类时，需要考虑以下几个方面：

1. 定义接口：抽象类应该定义一组纯虚函数，这些函数是派生类必须实现的。这些函数通常表示类的核心功能。

2. 保护成员：可以将一些成员变量设置为保护成员，这样派生类可以访问这些变量，但外部代码不能直接访问。

3. 工具函数：可以在抽象类中提供一些工具函数，这些函数可以被派生类使用，也可以被外部代码调用（如果需要）。

4. 构造函数和析构函数：抽象类可以有构造函数和析构函数，但构造函数不能是纯虚函数。析构函数可以是虚函数，以确保派生类的析构函数能够被正确调用。

5. 命名约定：抽象类的名称通常以Abstract或Base等词结尾，以明确表示它是一个抽象类。

下面是一个简单的示例，展示了如何设计一个抽象类：

#include <iostream>
#include <string>

// 定义一个抽象类 Shape
class Shape {
public:
    // 构造函数
    Shape() {
        std::cout << "Shape constructor called" << std::endl;
    }

    // 析构函数
    virtual ~Shape() {
        std::cout << "Shape destructor called" << std::endl;
    }

    // 纯虚函数，计算面积
    virtual double area() const = 0;

    // 纯虚函数，计算周长
    virtual double perimeter() const = 0;

    // 工具函数，打印形状信息
    void printInfo() const {
        std::cout << "Shape type: " << type() << std::endl;
        std::cout << "Area: " << area() << std::endl;
        std::cout << "Perimeter: " << perimeter() << std::endl;
    }

protected:
    // 保护成员变量，表示形状类型
    std::string type() const {
        return "Unknown";
    }
};

// 定义一个派生类 Circle，继承自 Shape
class Circle : public Shape {
public:
    // 构造函数
    Circle(double radius) : radius_(radius) {
        std::cout << "Circle constructor called" << std::endl;
    }

    // 析构函数
    ~Circle() {
        std::cout << "Circle destructor called" << std::endl;
    }

    // 实现纯虚函数 area
    double area() const override {
        return 3.14159 * radius_ * radius_;
    }

    // 实现纯虚函数 perimeter
    double perimeter() const override {
        return 2 * 3.14159 * radius_;
    }

private:
    double radius_;
};

int main() {
    // 由于 Shape 是抽象类，不能实例化对象
    // Shape shape; // 错误

    // 创建一个 Circle 对象
    Circle circle(5.0);

    // 调用工具函数 printInfo
    circle.printInfo();

    return 0;
}

在这个示例中：

1. Shape 是一个抽象类，定义了两个纯虚函数 area 和 perimeter，以及一个工具函数 printInfo。
2. Circle 是一个派生类，继承自 Shape，并实现了 area 和 perimeter 函数。
3. 在 main 函数中，我们创建了一个 Circle 对象，并调用了 printInfo 函数。

通过这种方式，可以确保派生类必须实现抽象类中定义的纯虚函数，从而保证了接口的一致性和可扩展性。