الأصناف المجردة (Abstract Classes)

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 60 من 104.

إن abstract class هي أي class تحتوي على دالة افتراضية صِرفة واحدة على الأقل. ولأنها تحتوي على واجهة غير مكتملة، فلا يمكنك إنشاء كائنات من abstract class مباشرةً - فهي موجودة solely ليتم التوريث منها.

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;      // افتراضية نقية - تجعل Shape مجردة
    virtual double perimeter() = 0; // دالة افتراضية نقية أخرى
    
    void printInfo() {              // دالة عادية - لها تنفيذ
        std::cout << "Area: " << area() << std::endl;
    }
    
    virtual ~Shape() = default;
};

Shape s;  // خطأ: لا يمكن إنشاء مثيل من صنف مجرد

يمكن أن تحتوي الفئات abstract على مزيج من الدوال الافتراضية البحتة (من دون implementation)، والدوال الافتراضية العادية (مع implementation افتراضي)، والدوال غير الافتراضية. يتيح لك ذلك define سلوكًا مشتركًا، مع مطالبة الفئات المشتقة بتنفيذ وظائف محددة.

class Circle : public Shape {
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    
    double area() override { return 3.14159 * radius * radius; }
    double perimeter() override { return 2 * 3.14159 * radius; }
};

Circle c(5.0);      // OK: Circle ينفذ جميع الدوال الافتراضية البحتة
c.printInfo();      // يستخدم printInfo() الموروثة، ويستدعي area() الخاصة بـ Circle

يجب على الفئة المشتقة تنفيذ all الدوال الافتراضية الخالصة لكي تصبح ملموسة (قابلة للإنشاء). وإذا تركت أيًّا منها دون تنفيذ، فإنها تظل abstract بحد ذاتها. تضمن هذه الآلية أن توفر كل فئة ملموسة في التسلسل الهرمي الوظائف المطلوبة.

التحدي

سهل

لنَبْنِ نظام مشغّل وسائط يوضّح كيفية تعريف الفئات المجرّدة لعقود لأنواع الوسائط المختلفة. ستنشئ فئة أساسية مجرّدة تحدّد ما يجب على كل مشغّل وسائط القيام به، ثم ستنفّذ مشغّلات ملموسة لمحتوى الصوت والفيديو.

ستنظّم الكود عبر ثلاثة ملفات:

MediaPlayer.h: عرّف فئة MediaPlayer مجرّدة تعمل كمخطط لجميع أنواع الوسائط. يجب أن تحتوي فئتك المجرّدة على:
- عضو std::string title محمي
- عضو int duration محمي (بالثواني)
- دالة إنشاء تهيّئ القيمتين كلتيهما
- دالة play() افتراضية خالصة: سيعمل كل نوع من الوسائط بطريقة مختلفة
- دالة getMediaType() افتراضية خالصة تُرجع قيمة من نوع std::string
- دالة showInfo() عادية (غير افتراضية) تطبع: <title> (<duration>s) - Type: <mediaType>. يجب أن تستدعي هذه الدالة getMediaType() للحصول على النوع
- مدمّر افتراضي
Players.h: نفّذ مشغّلين ملموسين للوسائط يرثان من MediaPlayer:
AudioPlayer:
- عضو خاص std::string artist
- دالة إنشاء تستقبل العنوان والمدة والفنان
- نفّذ play() لطباعة: Playing audio: <title> by <artist>
- نفّذ getMediaType() لإرجاع "Audio"
VideoPlayer:
- عضو خاص std::string resolution
- دالة إنشاء تستقبل العنوان والمدة والدقة
- نفّذ play() لطباعة: Playing video: <title> in <resolution>
- نفّذ getMediaType() لإرجاع "Video"
main.cpp: اقرأ أربع مدخلات (كل منها في سطر منفصل):
1. عنوان المقطع الصوتي
2. مدة الصوت (عدد صحيح)
3. عنوان الفيديو
4. مدة الفيديو (عدد صحيح)
أنشئ AudioPlayer مع الفنان "Unknown Artist" وVideoPlayer مع الدقة "1080p". خزّنهما معًا في مصفوفة من مؤشرات MediaPlayer*.

كرّر عبر المصفوفة، ولكل مشغّل استدعِ أولًا showInfo()، ثم استدعِ play(). اطبع سطرًا فارغًا بين كل عنصر من عناصر الوسائط. نظّف الكائنات المخصّصة ديناميكيًا عند الانتهاء.

على سبيل المثال، مع المدخلات Summer Vibes و180 وNature Documentary و3600:

Summer Vibes (180s) - Type: Audio
Playing audio: Summer Vibes by Unknown Artist

Nature Documentary (3600s) - Type: Video
Playing video: Nature Documentary in 1080p

لاحظ كيف تُعرَّف الدالة showInfo() مرة واحدة في الفئة الأساسية المجرّدة، لكنها تستدعي getMediaType() الافتراضية الخالصة. يوضّح هذا كيف يمكن للفئات المجرّدة أن تدمج بين التنفيذات الملموسة والدوال التي يجب على الفئات المشتقة توفيرها. تذكّر استخدام الكلمة المفتاحية override مع جميع الدوال التي تجري إعادة تعريفها.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "MediaPlayer.h"
#include "Players.h"

int main() {
    // اقرأ المدخلات
    std::string audioTitle;
    int audioDuration;
    std::string videoTitle;
    int videoDuration;
    
    std::getline(std::cin, audioTitle);
    std::cin >> audioDuration;
    std::cin.ignore();
    std::getline(std::cin, videoTitle);
    std::cin >> videoDuration;
    
    // TODO: أنشئ AudioPlayer مع الفنان "Unknown Artist"
    
    // TODO: أنشئ VideoPlayer بدقة "1080p"
    
    // TODO: خزّن كليهما في مصفوفة من مؤشرات MediaPlayer*
    
    // TODO: مرّ عبر المصفوفة ولكل مشغّل:
    //       1. استدعِ showInfo()
    //       2. استدعِ play()
    //       3. اطبع سطرًا فارغًا بين كل عنصر وسائط
    
    // TODO: نظّف الكائنات المخصصة ديناميكيًا
    
    return 0;
}