UML類別圖：Generalization vs Realization

某一個類別去繼承另一個，子類別(child class)在擁有父類別的屬性和行為下去擴展功能，在C++很單純定義兩者關係為繼承(inheritance)。如下圖一所示，在UML有以下兩種方式描述繼承，兩者主要差別在父類別。

• Generalization
• 實線
• Realization
• 虛線
• 父類別必須是界面(interface)

圖一. UML繼承

Realization

請先思考什麼是界面(interface)？

在物件導向的定義，界面是一個抽象類別，設計一個界面類似於設計一個類別，但是它們的思考點有所不同。類別描述物件的屬性和行為，而界面是定義類別們統一行為，並且不會有詳細行為描述。界面是不被允許實例化，但你可以宣告空指標，或是將它綁定其中一個子類別。

例如：當主人叫動物們(雞，豬和狗)走路時，如何在C++實作界面？

這裡只解釋程式碼的一部分，我已經將完整新增在線上C++編譯器ideone，你無需安裝任何C++IDE，直接線上修改後跑程式，請在以下找子標題程式碼。

• 首先，找出類別們的共同行為，實作一個界面。這裡的例子為走路，因此新增界面Animal，然後增加純虛擬函數(pure virtual function) walking 定義走路的指令。

class Animal
{
public:
    virtual ~Animal(){}
    virtual void walking()=0;
};

• 接下來，新增繼承界面的子類別，並且實作界面的子類別。以下舉雞為例，這裡的walking描述雞用兩隻腳走路。



class Chicken:public Animal
{
public:
    virtual void walking()
    {
       printf("chickens walk on two leg\n");
    }
};

• 最後，擁有界面指標向量的類別可直接呼叫物件的虛擬方法，不需要是哪一個類別實作。由於界面不允許初始化，在程式某處產生向量容器界面指標Animal，然後將物件雞，豬和狗放入容器後，擁有此容器的類別如同下圖46-47行直接呼叫walking，讓容器所有動物開始走路。

圖二. 界面的呼叫

下圖三我簡單使用UML圖描述上述例子，若你將此例做一些改善，界面不但使程式碼能被重複使用，而且能降低你程式的相依性，尤其在使用者介面和低層的互動。如果有時間，我將獨立寫一篇文章如何善用界面。

圖三. 範例類別圖

程式碼

• 編譯環境
• Ideone 線上編譯器
• 最低C++版本: C++ 11 

結果

圖三. 程式碼執行結果

Reference

1. Abstract Class vs Interface in C++, stackoverflow
http://stackoverflow.com/questions/12854778/abstract-class-vs-interface-in-c
2. 接口(Java)
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8E%A5%E5%8F%A3_%28Java%29
3. How do you declare an interface in C++, stackoverflow
http://stackoverflow.com/questions/318064/how-do-you-declare-an-interface-in-c