C++ 虚函数与纯虚函数

 

目录

1. 虚函数

2. 纯虚函数

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C++ 中的虚函数和纯虚函数都是实现多态的重要机制。多态可以让不同的对象以相同的方式进行操作，从而简化代码的编写和维护。

1. 虚函数

        虚函数是一种在基类中声明的函数，可以在派生类中进行重写。在运行时，根据对象的类型确定调用的函数版本，这就是所谓的动态绑定，运行时多态。
        在C++中，将一个成员函数声明为虚函数，只需要在函数声明前加上virtual关键字。如果在基类中声明了一个虚函数，派生类中的同名函数也将自动成为虚函数，除非显式地指定为非虚函数。
虚函数的一个重要作用是实现运行时多态。在基类指针或引用指向派生类对象（方便统一接口）时，通过虚函数可以调用派生类中实现的版本，而不是基类中的版本。这种行为被称为虚函数重写（override），它可以让不同的对象以相同的方式进行操作。
举个栗子：

#include <iostream>using namespace std;class Shape {
public:virtual double area() const {return 0;}
};class Rectangle : public Shape {
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}virtual double area() const {return width * height;}
private:double width, height;
};class Circle : public Shape {
public:Circle(double r) : radius(r) {}virtual double area() const {return 3.1415926 * radius * radius;}
private:double radius;
};int main() {Shape* shapes[] = {new Rectangle(3, 4), new Circle(2)};for (int i = 0; i < 2; i++) {cout << "Area: " << shapes[i]->area() << endl;}return 0;
}

        在这个示例中，我们定义了一个Shape基类，它包含一个虚函数area。Rectangle和Circle派生类分别重写了area函数，并实现了各自的面积计算方法。在main函数中，我们创建了一个Shape类型的指针数组，并将其指向两个不同类型的对象。通过调用虚函数area，我们可以使用相同的方式计算这两个对象的面积，而不必考虑它们的具体类型。（实现调用接口的统一，都用基类指针进行调用就行，因为基类定义了虚函数会自动生成一个虚函数指针指向虚函数表，子类的重写入口放在虚函数表中）

2. 纯虚函数

        纯虚函数是一种特殊的虚函数，它没有函数体，需要在派生类中进行实现。定义纯虚函数的语法是在函数声明后面加上“=0”。包含纯虚函数的类被称为抽象类，不能实例化对象，只能用于派生其他类。

        纯虚函数的一个重要作用是定义接口。通过在基类中定义一组纯虚函数，可以明确指定子类必须实现的方法。这可以保证派生类的一致性，同时也可以简化代码的设计和维护。

举个栗子：

#include <iostream>using namespace std;class Shape {
public:virtual double area() const = 0;virtual void draw() const = 0;
};class Rectangle : public Shape {
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}virtual double area() const {return width * height;}virtual void draw() const {cout << "Drawing a rectangle" << endl;}
private:double width, height;
};class Circle : public Shape {
public:Circle(double r) : radius(r) {}virtual double area() const {return 3.1415926 * radius * radius;}virtual void draw() const {cout << "Drawing a circle" << endl;}
private:double radius;
};int main() {Shape* shapes[] = {new Rectangle(3, 4), new Circle(2)};for (int i = 0; i < 2; i++) {cout << "Area: " << shapes[i]->area() << endl;shapes[i]->draw();}return 0;
}

        在这个示例中，我们在Shape基类中定义了两个纯虚函数area和draw。这个基类不能被实例化，只能被用于派生其他类。Rectangle和Circle派生类分别实现了area和draw函数，并实现了各自的面积计算方法和绘制方法。在main函数中，我们创建了一个Shape类型的指针数组，并将其指向两个不同类型的对象。通过调用纯虚函数area和draw，我们可以使用相同的方式计算这两个对象的面积并绘制它们，而不必考虑它们的具体类型。

        需要注意的是，纯虚函数必须在派生类中进行实现，否则派生类也将变成抽象类。如果在派生类中不想实现某个纯虚函数，可以将其声明为虚函数，并提供一个默认实现。这个默认实现可以是一个空函数体，也可以是一个具体的实现，具体的实现可能会在某些情况下有用。

        总之，虚函数和纯虚函数是C++中实现多态的重要机制。通过虚函数和纯虚函数，我们可以实现运行时多态和定义接口。这可以让不同的对象以相同的方式进行操作，从而简化代码的编写和维护。

参考：C++中虚函数和纯虚函数详解_c++ 虚函数和纯虚函数_不见白鹿的博客-CSDN博客