====== Interfaces ======

Η C++ δεν διαθέτει //interfaces// με τον αυστηρά ορισμένο τρόπο που αυτά ορίζονται στη Java. Αντ' αυτού υλοποιεί την λειτουργικότητα των //interfaces// μέσω //[[cpp:polymorphism#pure_virtual_συναρτήσεις_και_abstract_κλάσεις|abstract]]// κλάσεων, δηλαδή κλάσεων που δεν μπορούν να δώσουν αντικείμενα. Στο παράδειγμα που ακολουθεί ορίζουμε το interface Stack το οποίο μπορεί να αποθηκεύει ακεραίους.

Η //abstract base class Stack// έχει δύο υποκλάσεις την κλάση //ArrayStack// που υλοποιεί τη στοίβα μέσω ενός πίνακα και την κλάση //LinkedStack// που υλοποιεί τη στοίβα μέσω απλά συνδεδεμένης λίστας.

<code cpp Stack.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#ifndef __STACK_H__
#define __STACK_H__

class Stack {
  public:
    virtual int size()=0;
    virtual void push(int o)=0;
    virtual int pop()=0;
    virtual int top()=0;
};
#endif
</code>

<code cpp ArrayStack.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#include "Stack.h"

#ifndef __ARRAYSTACK_H__
#define __ARRAYSTACK_H__

class ArrayStack : public Stack {
  int *array;
  int stackSize, capacity;
  public:
    ArrayStack(int capacity=16);
    int size();
    void push(int o);
    int pop();
    int top();
};
#endif
</code>

<code cpp ArrayStack.cpp>
#include "ArrayStack.h"

ArrayStack::ArrayStack(int cap) {
  capacity = cap;
  stackSize = 0;
  array = new int[capacity];
}

int ArrayStack::size() {
  return stackSize;
}

void ArrayStack::push(int o) {
  if(stackSize==capacity) {
    int *_array = new int[2*capacity];
    for(int i=0; i<stackSize; i++)
      _array[i] = array[i];
    delete[] array;
    array = _array;
  }
  array[stackSize++] = o;
}

int ArrayStack::pop() {
  return array[--stackSize];
}

int ArrayStack::top() {
  return array[stackSize];
}
</code>

<code cpp LinkedStack.h>
#include <iostream>
using namespace std;

#include "Stack.h"

#ifndef __LINKEDSTACK_H__
#define __LINKEDSTACK_H__

class LinkedNode {
  int element;
  LinkedNode *next;
public: 
  LinkedNode(LinkedNode *nxt, int e); 
  LinkedNode(int e); 
  int getElement();
  LinkedNode* getNext();
  void setElement(int e);
  void setNext(LinkedNode *nxt);
};

class LinkedStack : public Stack {
  int stackSize;
  LinkedNode *head;
public:
  LinkedStack();
  int size();
  void push(int o);
  int pop();
  int top();
};
#endif
</code>

<code cpp LinkedStack.cpp>

#include "LinkedStack.h"

/* LinkedNode function 
 * */

LinkedNode::LinkedNode(LinkedNode *nxt, int e) {
  next = nxt;
  element = e;
}

LinkedNode::LinkedNode(int e) : LinkedNode(NULL,e) { } 
int LinkedNode::getElement() { return element; }
LinkedNode* LinkedNode::getNext() { return next; } 
void LinkedNode::setElement(int  e) { element = e; }
void LinkedNode::setNext(LinkedNode *nxt) { next = nxt; }

/* LinkedStack function 
 * */

LinkedStack::LinkedStack() {
  stackSize = 0;
  head = NULL;
}

int LinkedStack::size() { return stackSize; }

void LinkedStack::push(int o) {
  LinkedNode *node = new LinkedNode(head, o);
  head = node;
  stackSize++;
}

int LinkedStack::pop() {
  if(size()==0)
    return -1;
  LinkedNode *node = head;
  head = head->getNext();
  int ptr = node->getElement();
  delete node;
  stackSize--;
  return ptr;
}

int LinkedStack::top() {
  return head->getElement();
}
</code>

<code cpp StackUsage.cpp>
#include "ArrayStack.h"
#include "LinkedStack.h"

#define ARRAY_SIZE 10

void invertArray(int array[], int arraySize, Stack &stack) {
  for(int i=0; i<arraySize; i++)
    stack.push(array[i]);
  
  for(int i=0; i<arraySize; i++)
    array[i] = stack.pop();
}

int main() {
  
  //ArrayStack st;
  LinkedStack st;
  int array[] = { 100, 99, 98, 97, 96, 95, 94, 93, 92, 91 };  
  
  for(int e:array)
    cout << e << endl;
  cout << endl;
  
  invertArray(array, ARRAY_SIZE, st);
  
  for(int e:array)
    cout << e << endl;
}
</code>

Το Makefile που μεταγλωττίζει τον παραπάνω κώδικα είναι το εξής:

<code makefile Makefile>

StackUsage: ArrayStack.o LinkedStack.o
	g++ -Wall -g -std=c++11 StackUsage.cpp ArrayStack.o LinkedStack.o -o StackUsage

ArrayStack.o: ArrayStack.cpp ArrayStack.h
	g++ -Wall -g -std=c++11 ArrayStack.cpp -c

LinkedStack.o: LinkedStack.cpp LinkedStack.h
	g++ -Wall -g -std=c++11 LinkedStack.cpp -c
	
clean:
	rm *.o StackUsage
</code>

Από τον παραπάνω κώδικα παρατηρούμε ότι η abstract κλάση //Stack// παρέχει μία σειρά από //virtual// μεθόδους οι οποίες υλοποιούνται από τις κλάσεις //ArrayStack// και //LinkedStack//. Η μέθοδος //invertArray// χρησιμοποιεί την abstract κλάση //Stack// ως //interface//. Ανάλογα με το είδος του αντικειμένου τύπου //Stack// με το οποίο θα κληθεί ο παραπάνω κώδικας η εσωτερική υλοποίηση της στοίβας θα είναι διαφορετική. Ο κώδικας όμως που χρησιμοποιεί το //interface// της στοίβας παραμένει αμετάβλητος, ανεξάρτητα από την εσωτερική υλοποίηση.

<WRAP center round tip 80%>
Τα //interfaces// στη C++ υλοποιούνται αποκλειστικά μέσω //abstract// κλάσεων που περιέχουν //pure virtual// συναρτήσεις. Είναι προφανές ότι μία //abstract// κλάση εκτός από //pure virtual// συναρτήσεις μπορεί να περιέχει και //virtual// συναρτήσεις και κανονικές συναρτήσεις, αλλά και μεταβλητές (πεδία). Η παραπάνω παραδοχή "θολώνει" λίγο την έννοια του //interface// στη C++, καθώς επιτρέπει να υπάρχουν δεδομένα και default υλοποιήσεις σε ένα //interface//. Σε κάθε περίπτωση, εάν μία κλάση περιέχει μόνο //pure virtual// συναρτήσεις μπορείτε να θεωρήσετε ότι αντιπροσωπεύει ένα //interface//.
</WRAP>