
在c++中,纯虚函数和抽象类是实现多态和接口设计的重要机制。它们为基类提供了一种强制派生类实现特定方法的方式,从而支持面向对象编程中的“接口与实现分离”原则。
什么是纯虚函数
纯虚函数是一种在基类中声明但不提供实现的特殊成员函数,它要求派生类必须提供具体实现。纯虚函数通过在函数声明后加上 = 0 来定义。
virtual void func() = 0;
这表示该函数没有默认实现,并且任何继承该类的子类都必须重写这个函数,否则子类也将成为抽象类。
纯虚函数通常用于定义接口行为,比如:
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示例:
class Shape {
public:
virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};
什么是抽象类
只要一个类中包含至少一个纯虚函数,这个类就被称为抽象类。抽象类不能被实例化,也就是说你不能创建该类的对象。
它的作用是作为其他类的基类,用来定义统一的接口规范。
特点:
- 不能直接创建对象(即不能实例化)
- 可以包含普通成员函数、成员变量和纯虚函数
- 派生类必须实现所有继承的纯虚函数,否则也无法实例化
示例:
class Animal {
public:
virtual void makeSound() = 0;
void sleep() {
std::cout << “Animal is sleepingn”;
}
};
上面的 Animal 是抽象类,因为它有纯虚函数 makeSound(),所以不能写 Animal a; 这样的代码。
如何使用抽象类和纯虚函数
实际开发中,抽象类常用于定义接口或框架结构,让不同的子类根据需求实现各自的行为。
例子:实现不同动物叫声
class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << “Woof!n”;
}
};
class Cat : public Animal {
public:
void makeSound() override {
std::cout << “Meow!n”;
}
};
此时,Dog 和 Cat 都实现了 makeSound,因此可以创建它们的对象:
Dog d;
d.makeSound(); // 输出 Woof!
Cat c;
c.makeSound(); // 输出 Meow!
还可以通过基类指针调用,体现多态性:
Animal* ptr = &d;
ptr->makeSound(); // 调用 Dog::makeSound()
注意事项
使用抽象类和纯虚函数时要注意以下几点:
- 抽象类可以有构造函数,但不能实例化
- 纯虚函数可以在基类中定义实现(较少见),但依然需要在子类中重写才能实例化子类
- 如果忘记重写某个纯虚函数,编译器会报错或导致派生类仍是抽象类
- 抽象类适合做接口类或框架基类,提升程序扩展性和可维护性
基本上就这些。掌握纯虚函数和抽象类的用法,有助于写出更清晰、更具扩展性的C++程序。


