面试题：C++抽象类在多态实现与代码架构中的作用

1. 通过多态实现对不同图形统一操作的示例代码

#include <iostream>
#include <cmath>

// 抽象图形类
class Shape {
public:
    // 纯虚函数，计算面积
    virtual double calculateArea() const = 0;
    // 纯虚函数，显示图形信息
    virtual void displayInfo() const = 0;

    // 析构函数声明为虚函数，确保正确的析构顺序
    virtual ~Shape() {}
};

// 圆形类，继承自Shape
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    double calculateArea() const override {
        return M_PI * radius * radius;
    }

    void displayInfo() const override {
        std::cout << "Circle with radius " << radius << std::endl;
    }
};

// 矩形类，继承自Shape
class Rectangle : public Shape {
private:
    double width;
    double height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}

    double calculateArea() const override {
        return width * height;
    }

    void displayInfo() const override {
        std::cout << "Rectangle with width " << width << " and height " << height << std::endl;
    }
};

// 三角形类，继承自Shape
class Triangle : public Shape {
private:
    double base;
    double height;
public:
    Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {}

    double calculateArea() const override {
        return 0.5 * base * height;
    }

    void displayInfo() const override {
        std::cout << "Triangle with base " << base << " and height " << height << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 创建不同图形的指针数组
    Shape* shapes[3];
    shapes[0] = new Circle(5.0);
    shapes[1] = new Rectangle(4.0, 6.0);
    shapes[2] = new Triangle(3.0, 8.0);

    // 遍历数组，调用统一的接口
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        shapes[i]->displayInfo();
        std::cout << "Area: " << shapes[i]->calculateArea() << std::endl;
        delete shapes[i]; // 记得释放内存
    }

    return 0;
}

2. 抽象类在这种代码架构下的优点

代码复用性：抽象类提供了一个通用的接口，不同的具体图形类继承自抽象类，复用了抽象类的接口定义，减少了重复代码。例如所有图形类都有 calculateArea 和 displayInfo 方法，通过继承抽象类统一提供。
可扩展性：当需要添加新的图形类型时，只需要创建一个新的类继承自抽象图形类，并实现其纯虚函数即可，不需要修改现有代码。例如添加一个椭圆形类，只需要继承 Shape 并实现 calculateArea 和 displayInfo。
多态性支持：通过抽象类和虚函数，实现了多态。可以使用基类指针或引用来操作不同的派生类对象，提高了代码的灵活性。如上述代码中通过 Shape* 数组操作不同的图形对象。

3. 可能面临的问题

增加代码复杂度：引入抽象类和虚函数机制会增加代码的复杂性，对于初学者理解和维护代码难度增加。例如虚函数表和动态绑定机制。
运行时性能开销：由于多态是通过虚函数表和动态绑定实现的，在运行时需要根据对象的实际类型来确定调用哪个函数，这会带来一定的性能开销，尤其是在性能敏感的应用中。
抽象类设计难度：设计一个合适的抽象类需要对整个项目有深入的理解，如果抽象类设计不合理，可能导致后续扩展困难，或者代码耦合度过高。例如如果抽象类的接口定义不符合实际需求，可能需要对所有派生类进行修改。

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面试题：C++抽象类在多态实现与代码架构中的作用

知识考点

面试题答案

1. 通过多态实现对不同图形统一操作的示例代码

2. 抽象类在这种代码架构下的优点

3. 可能面临的问题