面试题：C++ 多态在大型项目架构中对代码扩展性的影响

Question

在一个大型游戏开发项目中，有多种不同类型的游戏角色，如战士、法师、刺客等，每个角色都有自己独特的攻击、防御等行为。请描述如何基于C++多态性来设计角色类体系，以确保在后续添加新角色类型（如治疗者）时，对原有代码的修改最小化，并分析多态在这种大型项目架构下，从代码复用、维护成本和扩展性方面的优势。

Answer 1

基于C++多态性设计角色类体系

1. 定义基类： 定义一个基类 Character，包含一些公共的属性和纯虚函数，例如：

class Character {
public:
    virtual void attack() = 0;
    virtual void defend() = 0;
};

2. 派生具体角色类： 对于战士、法师、刺客等具体角色，从 Character 类派生，并实现基类的纯虚函数。

class Warrior : public Character {
public:
    void attack() override {
        // 实现战士的攻击行为
    }
    void defend() override {
        // 实现战士的防御行为
    }
};

class Mage : public Character {
public:
    void attack() override {
        // 实现法师的攻击行为
    }
    void defend() override {
        // 实现法师的防御行为
    }
};

class Assassin : public Character {
public:
    void attack() override {
        // 实现刺客的攻击行为
    }
    void defend() override {
        // 实现刺客的防御行为
    }
};

3. 添加新角色类： 当需要添加新角色（如治疗者）时，同样从 Character 类派生，并实现相应的函数。

class Healer : public Character {
public:
    void attack() override {
        // 实现治疗者的攻击行为（可能很弱或者有特殊效果）
    }
    void defend() override {
        // 实现治疗者的防御行为
    }
};

多态在大型项目架构下的优势

1. 代码复用：
   • 基类 Character 可以包含所有角色共有的属性和方法，减少重复代码。例如，所有角色可能都有生命值、等级等属性，这些可以放在基类中。
   • 派生类只需要专注于实现自己独特的行为，如攻击和防御方式，通过继承复用了基类的代码结构和通用属性。
2. 维护成本：
   • 当需要修改某个角色的行为时，只需要在对应的派生类中修改，不会影响其他角色类。例如，如果要调整战士的攻击伤害，只需要修改 Warrior 类中的 attack 函数，对法师、刺客等其他角色无影响。
   • 对于公共的功能修改，如在基类中添加新的通用属性或方法，所有派生类会自动继承这些修改，减少了逐个修改每个角色类的工作量。
3. 扩展性：
   • 正如前面添加治疗者角色所示，添加新角色类型非常方便。只需要从 Character 类派生并实现相应的纯虚函数，对原有代码的修改最小化。
   • 可以轻松地将新角色融入到整个游戏系统中，例如在角色管理模块中，可以通过基类指针或引用来处理不同类型的角色，无需为新角色单独编写大量的管理代码。