【C++】C++面向对象设计的核心思想之一： 接口抽象、解耦和可扩展性

1. 什么是虚函数？

虚函数（virtual）是C++里实现“多态”的关键机制。

• 在基类中声明虚函数，在子类中可以**覆盖（override）**它们。
• 通过基类指针/引用操作时，自动调用实际对象（子类）的实现。

例如：

class TComProtocolBase {
public:virtual bool SetParam(int addr, int value) = 0; // 纯虚函数virtual void StartMonitor() = 0;// ...
};

• 这是一个抽象接口/基类（不能直接new出来，只能当指针/引用用）。
• 子类继承时必须实现这些函数。

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2. 这样设计有什么用？

（1）面向接口编程，解耦各层逻辑

• 上层代码可以依赖TComProtocolBase接口，而不关心具体用的哪个协议（比如Modbus、CAN、自定义协议等）。
• 后续可以新增不同的协议实现，只需要继承基类，不用改动上层代码。

（2）多协议/多硬件扩展容易

• 比如设备A用Modbus，设备B用自定义协议，设备C用CAN。
• 只要写不同的子类，分别实现这些虚函数，上层只用一套调用方式，大大增强可维护性和可移植性。

（3）便于单元测试和Mock

• 写测试时，可以很方便写一个FakeProtocol继承基类做“假装通信”，不用真连硬件。

（4）团队分工更明确

• 通信协议开发和业务开发可以分开，彼此只需遵守接口约定，降低沟通成本。

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3. 举个例子：

// 基类：通信协议的“接口标准”
class TComProtocolBase {
public:virtual bool SetParam(int addr, int value) = 0;virtual void StartMonitor() = 0;// ... 还有其它命令接口
};// 子类1：实际实现一种协议
class TComProtocolV1 : public TComProtocolBase {
public:bool SetParam(int addr, int value) override {// 协议1的实现}void StartMonitor() override { /* ... */ }
};// 子类2：实现另一种协议
class TComProtocolV2 : public TComProtocolBase {
public:bool SetParam(int addr, int value) override {// 协议2的实现}void StartMonitor() override { /* ... */ }
};

使用时：

TComProtocolBase* protocol = new TComProtocolV1();
protocol->SetParam(0x100, 42);  // 实际调用的是V1的实现delete protocol;

后续切换成V2协议实现，只需替换new对象的类型即可，调用方式不用变。

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4. 为什么不是直接写死？

• 如果直接写死协议细节，后续想支持多协议、多硬件，需要全改一遍业务层，非常痛苦。
• 用虚函数（接口/抽象基类），可以让业务层面向抽象而不是实现，极大增强代码的灵活性。

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5. 这也是现代C++、C#、Java等主流语言面向对象的精髓

• “编程面向接口，而不是面向实现”
• 易于扩展，易于维护，支持插件化和多协议共存。

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小结

“基类定义虚函数接口，子类实现具体协议，业务层只需依赖接口即可；后续新增/切换协议无需大改动，维护和扩展都很方便。”