الدوال الافتراضية البحتة (Pure Virtual Functions)

جزء من قسم البرمجة كائنية التوجه في رحلة C++ على Coddy. الدرس 59 من 104.

إن الدالة الافتراضية البحتة هي دالة افتراضية ليس لها أي تنفيذ في الفئة الأساسية. يتم التصريح عنها بتعيين = 0 إلى التصريح بالدالة. يخبر هذا المصرّف بأن الفئات المشتقة يجب أن توفر تنفيذها الخاص.

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;  // دالة افتراضية نقية
    virtual ~Shape() = default;
};

على عكس الدوال الافتراضية العادية التي توفّر سلوكًا افتراضيًا، تحدد الدوال الافتراضية البحتة عقدًا: يجب على أي فئة مشتقة ملموسة أن تنفّذ هذه الدالة لكي يمكن إنشاء مثيل منها. تعلن الفئة الأساسية ببساطة ما يجب القيام به، وليس كيفية القيام به.

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

class Rectangle : public Shape {
    double width, height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
    
    double area() override {
        return width * height;
    }
};

يجب أن ينفّذ كلٌّ من Circle وRectangle الدالة area() لأنها افتراضية خالصة في Shape. إذا فشلت فئة مشتقة في تنفيذ جميع الدوال الافتراضية الخالصة، فإنها تصبح مجرّدة أيضًا ولا يمكن إنشاء مثيل منها.

تُعد الدوال الافتراضية البحتة أساسية عندما لا تستطيع الفئة الأساسية توفير تطبيق افتراضي ذي معنى. لكل شكل مساحة، لكن لا توجد طريقة منطقية لحساب "مساحة الشكل العام" دون معرفة نوع الشكل المحدد.

التحدي

سهل

لنبنِ نظامًا لمعالجة المدفوعات يوضّح كيف تفرض الدوال الافتراضية البحتة عقدًا عبر أساليب الدفع المختلفة. ستنشئ فئة أساسية مجرّدة تحدد ما يجب على كل معالج مدفوعات تنفيذه، ثم ستنفّذ أنواعًا ملموسة من المدفوعات تفي بذلك العقد.

ستنظّم التعليمات البرمجية عبر ثلاثة ملفات:

PaymentProcessor.h: عرّف فئة مجرّدة باسم PaymentProcessor تعمل كمخطط لجميع أساليب الدفع. يجب أن تحتوي هذه الفئة على:
- عضو std::string accountId محمي
- منشئ يهيّئ معرّف الحساب
- دالة افتراضية بحتة processPayment(double amount): يجب على كل نوع من المدفوعات تنفيذها بطريقة مختلفة
- دالة افتراضية بحتة getProcessorName() تُرجع قيمة من نوع std::string
- مدمّر افتراضي
PaymentMethods.h: نفّذ معالجَي مدفوعات ملموسين يرثان من PaymentProcessor:
CreditCardProcessor:
- عضو خاص double feePercentage (معدل رسوم المعاملة)
- منشئ يستقبل معرّف الحساب ونسبة الرسوم
- نفّذ processPayment() لحساب الرسوم (amount * feePercentage / 100)، ثم اطبع:
  Credit Card [<accountId>]: Charged $<amount> (Fee: $<fee>)
- نفّذ getProcessorName() لإرجاع "CreditCard"
BankTransferProcessor:
- عضو خاص std::string bankName
- منشئ يستقبل معرّف الحساب واسم البنك
- نفّذ processPayment() للطباعة:
  Bank Transfer [<accountId>] via <bankName>: Transferred $<amount>
- نفّذ getProcessorName() لإرجاع "BankTransfer"
main.cpp: اقرأ أربع مدخلات (كل منها في سطر منفصل):
1. معرّف حساب البطاقة الائتمانية
2. نسبة رسوم البطاقة الائتمانية (double)
3. معرّف الحساب البنكي
4. اسم البنك
أنشئ كلا معالجَي المدفوعات وخزّنهما في مصفوفة من مؤشرات PaymentProcessor*. عالج دفعة قيمتها 100.0 عبر كل معالج، مع عرض اسم المعالج قبل كل معاملة:
```
Processing with <processorName>:
<processPayment output>
```
اطبع سطرًا فارغًا بين المعالجين. ونظّف الكائنات المخصّصة ديناميكيًا عند الانتهاء.

على سبيل المثال، مع المدخلات CC-4521 و2.5 وBA-7890 وNational Bank:

Processing with CreditCard:
Credit Card [CC-4521]: Charged $100 (Fee: $2.5)

Processing with BankTransfer:
Bank Transfer [BA-7890] via National Bank: Transferred $100

نظرًا لأن PaymentProcessor يحتوي على دوال افتراضية بحتة، فلا يمكنك إنشاء مثيل منه مباشرةً: بل يمكن إنشاء التطبيقات الملموسة التي تفي بالعقد فقط. ويضمن ذلك أن يوفّر كل أسلوب دفع منطق المعالجة الخاص به.

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "PaymentMethods.h"

using namespace std;

int main() {
    // اقرأ المدخلات
    string ccAccountId;
    double feePercentage;
    string bankAccountId;
    string bankName;
    
    getline(cin, ccAccountId);
    cin >> feePercentage;
    cin.ignore();
    getline(cin, bankAccountId);
    getline(cin, bankName);
    
    // TODO: أنشئ مصفوفة من مؤشرات PaymentProcessor* بعنصرين
    
    // TODO: أنشئ كائنات CreditCardProcessor و BankTransferProcessor
    // وخزّنها في المصفوفة
    
    // TODO: مرّ عبر المصفوفة ولكل معالج:
    // 1. Print "Processing with <processorName>:"
    // 2. استدعِ processPayment بالمبلغ 100.0
    // 3. اطبع سطراً فارغاً بين المعالجات (وليس بعد الأخير)
    
    // TODO: نظّف الكائنات المخصصة ديناميكياً
    
    return 0;
}