C++ Interfaces: Abstrakte Klassen & Pure Virtual Functions

Interface beschreibt Verhalten/Fähigkeiten einer C++-Klasse, ohne sich auf Implementierung festzulegen.

C++-Interfaces werden via abstrakte Klassen realisiert – nicht zu verwechseln mit Datenabstraktion (Trennung Implementierung/Daten).

Klasse wird abstrakt, indem mind. eine Funktion als rein virtuell (pure virtual) deklariert wird: = 0 in Deklaration.

class Box {
public:
    virtual double getVolume() = 0;  // Pure virtual
private:
    double length, breadth, height;
};

Zweck abstrakter Klassen (ABC)

• Bereitstellung geeigneter Basisklasse für Vererbung.
• Können nicht instanziiert werden – dienen nur als Interface.
• Instanziierungsversuch → Kompilierfehler.

Unterklasse eines ABC muss alle virtuellen Funktionen implementieren → unterstützt das Interface. Fehlende Implementierung + Instanziierungsversuch → Kompilierfehler.

Klassen, die instanziiert werden können = konkrete Klassen.

Beispiel: Shape-Hierarchie

#include <iostream>
using namespace std;
class Shape {
public:
    virtual int getArea() = 0;  // Interface
    void setWidth(int w) { width = w; }
    void setHeight(int h) { height = h; }
protected:
    int width, height;
};
class Rectangle: public Shape {
public:
    int getArea() { return width * height; }
};
class Triangle: public Shape {
public:
    int getArea() { return width * height / 2; }
};
int main() {
    Rectangle Rect; Triangle Tri;
    Rect.setWidth(5); Rect.setHeight(7);
    cout << "Rectangle area: " << Rect.getArea() << endl;  // 35
    Tri.setWidth(5); Tri.setHeight(7);
    cout << "Triangle area: " << Tri.getArea() << endl;  // 17
    return 0;
}

Abstrakte Klasse definiert Interface getArea(), zwei Klassen implementieren formelspezifisch.

Designstrategie

Objektorientiertes System nutzt abstrakte Basisklasse für gemeinsamen, standardisierten Interface für externe Anwendungen. Durch Vererbung entstehen abgeleitete Klassen mit ähnlicher Operation.

• Fähigkeiten (öffentliche Funktionen) = reine virtuelle Funktionen in ABC.
• Implementierungen in abgeleiteten Klassen (anwendungsspezifisch).

Architektur erlaubt einfache Erweiterung um neue Anwendungen, auch nach Systemdefinition.