C++实现抽象类：DataStructure设计及派生类MyString和MyStack

在C++编程语言中，抽象类是一种特殊的类，它不能被直接实例化，只能作为其他类的基类使用。抽象类通常包含至少一个纯虚函数，即没有具体实现的虚函数。要创建抽象类，我们使用虚函数（用virtual关键字声明）并在函数声明后加上“= 0”来定义纯虚函数。这种机制允许派生类继承基类的接口（方法声明），同时提供具体的实现。 在本例中，我们将实现一个名为DataStructure的抽象类，它具有以下特点： - 成员变量len表示容器中元素的最大个数。 - 构造函数DataStructure(int l)，用于初始化len变量。 - 虚析构函数~DataStructure()，确保派生类析构时基类部分也得到正确清理。 - 纯虚函数Output()用于输出容器中的数据。 - 纯虚函数Size()用于返回容器中的元素个数。 接下来，我们将创建两个派生类MyString和MyStack，它们都继承自DataStructure并提供各自的具体实现。 MyString类将用于管理字符串数据，具有以下特点： - 成员变量char* data，用于存储字符串内容。 - 构造函数MyString(int max_size)，初始化为一个空字符串，且定义了能存储的最大字符数。 - 析构函数~MyString()，负责释放data所占用的内存资源。 - Input()函数用于输入字符串数据。 - 重载operator+=()函数，实现字符串的连接操作。 - 重定义Output()和Size()函数，输出字符串内容和获取字符串长度。 MyStack类将实现一个基本的栈结构，具有以下特点： - 成员变量int* data，用于存储栈中的数据。 - 成员变量int top，用于表示栈顶元素的索引。 - 构造函数MyStack(int max_size)，初始化一个空栈，并设置最大存储容量。 - 析构函数~MyStack()，负责清理data所占用的内存。 - Push_back(int e)函数，用于向栈中压入一个新的元素。 - 重定义Output()和Size()函数，用于输出栈的内容和获取栈中元素个数。 最后，main函数将用于测试上述类的功能： - 创建两个MyString对象str1和str2，并通过Input函数输入字符串数据。 - 使用operator+=函数将str2连接到str1。 - 创建一个MyStack对象stack，通过Push_back函数向其压入数据。 - 创建一个DataStructure*类型的数组，包含str1、str2和stack对象的引用。 - 使用for循环通过Size()和Output()函数输出每个对象的大小和内容。 标签“c++ 抽象类Dat 纯虚函数 重载 抽象类的栈”提示了本例涉及到C++中的抽象类、纯虚函数、函数重载以及抽象类实现的栈操作等方面的知识。 在实现时，需要注意以下几点： - 确保抽象类的纯虚函数在派生类中有合适的实现。 - 管理好动态分配的内存，特别是在使用指针成员变量时，防止内存泄漏。 - 对于MyString中的char*成员变量，可以使用标准库中的std::string类来简化操作。 - 对于MyStack中的int*成员变量，需要确保数组操作时不会发生越界问题。 - 重载操作符时，应保持操作符的常规行为，并确保对类型的操作有意义。 以下是一个简单的实现示例，需要注意的是，实际实现中还需要考虑诸如异常安全、接口设计等更高级的编程实践。 ```cpp #include <iostream> #include <cstring> using namespace std; // 抽象类DataStructure定义 class DataStructure { protected: int len; public: DataStructure(int l) : len(l) {} virtual ~DataStructure() {} virtual void Output() const = 0; virtual int Size() const = 0; }; // 派生类MyString定义 class MyString : public DataStructure { private: char* data; public: MyString(int max_size) : DataStructure(max_size) { data = new char[len + 1]; data[0] = '\0'; } ~MyString() { delete[] data; } void Input(const char* str) { if (strlen(str) < len) { strcpy(data, str); } } MyString& operator+=(const MyString& rhs) { if (strlen(data) + rhs.Size() < len) { strcat(data, rhs.data); } return *this; } void Output() const override { cout << data << endl; } int Size() const override { return strlen(data); } }; // 派生类MyStack定义 class MyStack : public DataStructure { private: int* data; int top; public: MyStack(int max_size) : DataStructure(max_size), top(-1) { data = new int[len]; } ~MyStack() { delete[] data; } void Push_back(int e) { if (top < len - 1) { data[++top] = e; } } void Output() const override { for (int i = 0; i <= top; ++i) { cout << data[i] << " "; } cout << endl; } int Size() const override { return top + 1; } }; // main函数测试上述程序 int main() { MyString str1(100), str2(100); str1.Input("A promising techni"); str2.Input("que for checking reachability"); str1 += str2; str1.Output(); str1.Size(); MyStack stack(4); stack.Push_back(12); stack.Push_back(23); stack.Push_back(34); stack.Push_back(45); stack.Output(); stack.Size(); DataStructure* arr[3] = {&str1, &str2, &stack}; for (int i = 0; i < 3; ++i) { cout << arr[i]->Size() << endl; arr[i]->Output(); } return 0; } ``` 这个示例展示了如何定义抽象类以及如何从该类派生出具体类，并使用虚函数和纯虚函数来实现接口的多态性。在实际编程中，还需要考虑错误处理、资源管理等多种问题。