接口 vs 组合

Question

我认为我理解了接口和抽象类的区别。抽象类设置默认行为，对于纯抽象类，行为需要由派生类设置。接口是从基类中获取所需内容而无需附加开销。那么，与组合相比，接口的优势在哪里？我唯一能想到的优点是在基类中使用受保护字段。我漏掉了什么吗？

- Aaron

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你考虑使用哪种编程语言？ - Chetter Hummin

Answer 1

您的标题没有意义，解释也有些模糊，因此让我们定义这些术语（并介绍其中缺失的关键术语）。

这里发生了两件不同的事情：

- 抽象类与接口 - 继承与组合

让我们从接口和抽象类开始：

- C++ 中的抽象类是一种不能实例化的类，因为它至少有一个纯虚方法。 - 在类似于 Java 的编程语言中，接口是一组没有实现的方法，在 C++ 中，它使用只有纯虚方法的抽象类来模拟。

因此，在 C++ 的上下文中，两者之间没有太大的区别。特别是因为这个区分从未考虑过自由函数。

例如，请考虑以下“接口”：

class LessThanComparable {
public:
    virtual ~LessThanComparable() {}

    virtual bool less(LessThanComparable const& other) const = 0;
};

您可以轻松地增强它，甚至使用免费的函数：

inline bool operator<(LessThanComparable const& left, LessThanComparable const& right) {
    return left.less(right);
}

inline bool operator>(LessThanComparable const& left, LessThanComparable const& right) {
    return right.less(left);
}

inline bool operator<=(LessThanComparable const& left, LessThanComparable const& right) {
    return not right.less(left);
}

inline bool operator>=(LessThanComparable const& left, LessThanComparable const& right) {
    return not left.less(right);
}

在这种情况下，我们提供行为...但类本身仍然是一个接口...哦，好吧。

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因此，真正的争论在于继承和组合之间。

经常误用继承来继承行为。这是不好的。继承应该用于建模is-a关系。否则，您可能需要使用组合。

考虑简单的用例：

class DieselEngine { public: void start(); };

现在，我们该如何使用这个代码构建一个 Car？

如果你继承它，它会起作用。但是，突然间你得到了这样的代码：

void start(DieselEngine& e) { e.start(); }

int main() {
    Car car;
    start(car);
}

现在，如果你决定用WaterEngine替换DieselEngine，上述函数就无法使用。编译失败。而让WaterEngine继承自DieselEngine显然感觉很奇怪... 那么解决方案是什么呢？组合。

class Car {
public:
    void start() { engine.start(); }

private:
    DieselEngine engine;
};

这样做能避免无意义的代码，例如假设一个汽车是发动机（天哪！）。因此，更换发动机变得简单易行，绝对不会影响客户。

这意味着你的实现与使用它的代码之间的依赖性更小；或者通常所说的耦合度更低。

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一般来说，从具有数据或实现行为的类继承应该被反对。这样做可以是合法的，但通常有更好的方法。当然，像所有经验法则一样，要适度考虑；小心过度设计。

- Matthieu M.

Answer 2

接口定义了你的使用方式。

继承是为了重用代码。这意味着你想要适应某个框架。如果你不需要适应任何框架，甚至包括自己创建的框架，就不要继承。

组合是一个实现细节。不要为了获取基类的实现而继承它，应该使用组合。只有在需要适应框架的情况下才应该继承。

- Peter Wood

Answer 3

一个接口定义行为，而抽象类则有助于实现行为。

理论上，一个没有任何实现的纯抽象类和一个接口之间的区别并不大。两者都定义了未实现的API。然而，在不支持接口的语言中，纯抽象类通常用于提供类似于接口的语义（例如C ++）。

当您有选择时，通常抽象基类将提供一定级别的功能，即使它不完整也如此。它有助于实现共同的行为。缺点是您被迫从中派生。当您仅定义使用时，请使用接口。（没有任何限制阻止您创建一个实现接口的抽象基类）。

- GazTheDestroyer

Answer 4

接口是轻量级的，用C++可以描述为只有纯虚函数的类。轻量级是好的，因为

• 它减少了使用或实现接口的学习曲线
• 它减少了用户和接口实现者之间的耦合（依赖）。因此，用户真正地与他们正在使用的接口的实现变化隔离开来。

这个特点与动态库链接结合使用，有助于促进“即插即用”，这是近年来未被赞扬但伟大的软件创新之一。这导致更大的软件互操作性、可扩展性等。

接口可能需要更多的工作来实现。当您有一个重要的子系统可能有多个可能的实现时，通过接口使用该子系统应该被采用。

通过继承进行重用需要更多关于您正在覆盖的实现行为的知识，因此存在更大的“耦合”。尽管如此，在接口过度的情况下，这也是一种有效的方法。

- ScrollerBlaster

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在接口与组合的特定上下文中，接口引入的耦合性比组合更大。 - Matthieu M.

我没有看到那个。请随意详细说明。 - ScrollerBlaster

问题涉及继承行为。问题在于继承是可见的，因此其他人可能会使用它，引入不必要的耦合。另一方面，由于您的属性是隐藏的，没有人依赖它们，因此组合不会引入任何耦合。 - Matthieu M.

@Matthieu 可能我们在谈论不同的事情。当我提到实现一个接口时，实现者从一个具有纯虚函数和没有实现的结构体继承。他们没有继承任何行为。实现者的类对接口的使用者是不可见的。还能有更少的耦合吗！ - ScrollerBlaster

是的，恐怕这个问题是错误的。接口与组合根本没有意义。我添加了一个答案，探讨了接口与抽象类（在C++中没有太大区别）以及继承与组合之间的区别。 - Matthieu M.

在我那个年代，我们称组合为“包含”，我将接口解释为一个有效的C++构造，与抽象类不同。 - ScrollerBlaster

Answer 5

如果类型Y继承自类型X，那么知道如何处理类型X对象的代码，在大多数情况下，都可以自动处理类型Y对象。同样地，如果类型Z实现接口I，那么知道如何使用实现I的对象的代码，而不需要了解它们的任何信息，就可以自动使用类型Z的对象。继承和接口的主要目的是允许这种替换。

相比之下，如果类型P的对象包含类型Q的对象，则期望使用类型Q对象的代码将无法在类型P对象上工作（除非P除了持有该类型的对象外还继承自Q）。期望操作类型Q对象的代码将能够在P中包含的Q实例上操作，但前提是P的代码明确地直接向其提供它，或者使其可用于为之提供它的外部代码。

- supercat