面试题：C++纯虚函数在复杂接口设计与框架构建中的应用

设计思路

抽象类的层次结构：
- 创建一个基类ModuleInterface作为所有可插拔模块接口的根基。它包含一些通用的纯虚函数，比如用于模块初始化和销毁的函数。
- 针对不同功能模块，如数据存储模块、网络通信模块、图形渲染模块等，分别从ModuleInterface派生出具体的抽象接口类，如DataStorageInterface、NetworkCommunicationInterface、GraphicsRenderingInterface。
纯虚函数的定义与作用：
- ModuleInterface纯虚函数：
  - virtual bool initialize() = 0;：用于初始化模块，在模块集成到框架时调用，返回true表示初始化成功，false表示失败。这确保每个模块在使用前正确初始化。
  - virtual void destroy() = 0;：用于销毁模块，释放模块占用的资源，保证资源合理回收。
- 具体模块接口纯虚函数：
  - DataStorageInterface：
    - virtual bool saveData(const std::string& data, const std::string& filePath) = 0;：用于将数据保存到指定文件路径，返回true表示保存成功，false表示失败。
    - virtual std::string loadData(const std::string& filePath) = 0;：用于从指定文件路径加载数据并返回。
  - NetworkCommunicationInterface：
    - virtual bool sendData(const std::string& data, const std::string& address) = 0;：用于向指定地址发送数据，返回true表示发送成功，false表示失败。
    - virtual std::string receiveData() = 0;：用于接收数据并返回。
  - GraphicsRenderingInterface：
    - virtual void renderScene(const Scene& scene) = 0;：用于渲染给定的场景。
处理接口版本升级问题：
- 接口兼容升级：当需要添加新功能时，在抽象接口类中添加新的纯虚函数，同时为旧版本的实现提供默认实现（如果可能），以保证旧版本模块仍能在框架中使用。例如，在DataStorageInterface中添加新的函数virtual bool saveDataEncrypted(const std::string& data, const std::string& filePath, const std::string& key) = 0;，旧版本模块不实现此函数，但新模块可以实现以提供加密存储功能。
- 版本号管理：在ModuleInterface中添加一个函数virtual int getVersion() const = 0;，每个模块实现此函数返回自己的版本号。框架在集成模块时可以根据版本号进行兼容性检查和处理。
与其他设计模式相结合优化设计：
- 工厂模式：
  - 创建一个ModuleFactory类，它负责创建不同类型的模块实例。例如，ModuleFactory有静态函数static DataStorageInterface* createDataStorageModule();、static NetworkCommunicationInterface* createNetworkCommunicationModule();等。这样可以将模块的创建逻辑集中管理，方便根据不同平台或配置创建不同的模块实现。
- 策略模式：
  - 框架在运行时可以根据不同的条件（如平台类型、用户配置等）选择不同的模块实现，这类似于策略模式。例如，在网络通信模块中，根据平台是移动设备还是桌面设备，选择不同的网络通信策略（如基于TCP或UDP）。具体实现可以通过在NetworkCommunicationInterface的派生类中实现不同的网络通信策略，然后在框架中根据条件选择合适的派生类实例。

示例代码（简化）

#include <string>

// 基类
class ModuleInterface {
public:
    virtual bool initialize() = 0;
    virtual void destroy() = 0;
    virtual int getVersion() const = 0;
    virtual ~ModuleInterface() = default;
};

// 数据存储接口
class DataStorageInterface : public ModuleInterface {
public:
    virtual bool saveData(const std::string& data, const std::string& filePath) = 0;
    virtual std::string loadData(const std::string& filePath) = 0;
};

// 网络通信接口
class NetworkCommunicationInterface : public ModuleInterface {
public:
    virtual bool sendData(const std::string& data, const std::string& address) = 0;
    virtual std::string receiveData() = 0;
};

// 图形渲染接口
class GraphicsRenderingInterface : public ModuleInterface {
public:
    struct Scene {
        // 场景相关数据结构
    };
    virtual void renderScene(const Scene& scene) = 0;
};

// 模块工厂类
class ModuleFactory {
public:
    static DataStorageInterface* createDataStorageModule();
    static NetworkCommunicationInterface* createNetworkCommunicationModule();
    static GraphicsRenderingInterface* createGraphicsRenderingInterface();
};

通过以上设计，可以实现一个具有扩展性、兼容性和可移植性的可插拔模块接口体系，不同功能模块能无缝集成到框架中。

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面试题：C++纯虚函数在复杂接口设计与框架构建中的应用

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面试题答案

设计思路

示例代码（简化）