虚函数通过virtual关键字实现动态绑定,允许派生类重写;2. 纯虚函数定义接口强制派生类实现,含纯虚函数的类为抽象类;3. 两者支持运行时多态,是c++多态核心机制。

虚函数和纯虚函数是C++实现多态性的核心机制,主要用于基类中定义接口,让派生类根据需要重写行为。它们在面向对象设计中非常关键,特别是在构建可扩展的类层次结构时。
虚函数:实现动态绑定
虚函数是在基类中使用virtual关键字声明的成员函数,允许在派生类中被重写(override)。当通过基类指针或引用调用该函数时,程序会在运行时根据实际对象类型决定调用哪个版本,这就是动态绑定或运行时多态。
说明:
- 虚函数必须在基类中声明为virtual。
- 派生类可以不重写虚函数,但如果重写,函数签名必须完全一致。
- 析构函数通常应声明为虚函数,以防删除派生类对象时只调用基类析构函数而导致资源泄漏。
示例:
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// 基类 class Animal { public: virtual void speak() { cout // 派生类 class Dog : public Animal { public: void speak() override { cout << “Dog barks” << endl; } };
使用时:
Animal* pet = new Dog(); pet->speak(); // 输出: Dog barks
纯虚函数:定义接口规范
纯虚函数是一种特殊的虚函数,它在基类中没有实现,只是声明,语法为:virtual 返回类型 函数名() = 0;。包含纯虚函数的类称为抽象类,不能实例化对象。
作用:
- 强制派生类提供特定函数的实现。
- 用于定义接口,形成“契约”,确保子类具备某些行为。
- 支持接口与实现分离,提高代码模块化程度。
示例:
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class Shape { public: virtual double area() const = 0; // 纯虚函数 virtual ~Shape() {} };
class Circle : public Shape { double radius; public: Circle(double r) : radius(r) {} double area() const override { return 3.14159 radius radius; } };
注意:即使有纯虚函数,也可以为它提供实现(少见),但调用需显式指定类名。
虚函数与纯虚函数的应用场景
在实际开发中,合理使用虚函数和纯虚函数能提升程序的灵活性和可维护性。
常见用途包括:
- 框架设计:如GUI库中定义控件基类,用纯虚函数规定绘制、事件处理等行为。
- 插件系统:主程序通过抽象接口与插件交互,插件继承并实现具体逻辑。
- 策略模式:不同算法继承自同一策略基类,运行时动态切换。
- 工厂模式:创建对象时返回基类指针,实际指向具体产品对象。
设计建议:
- 如果基类不需要被实例化,且某些函数必须由子类实现,使用纯虚函数。
- 若函数有默认行为,但允许子类修改,使用普通虚函数。
- 总是为含有虚函数的类声明虚析构函数。
基本上就这些。掌握虚函数和纯虚函数,是写出高质量C++面向对象代码的基础。


