C++学习Day07之虚函数和纯虚函数

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前言

在 C++ 中，虚函数和纯虚函数是实现多态性的重要概念。虚函数是在基类中声明为虚函数的函数，在派生类中可以被重写，实现动态联编。而纯虚函数是在基类中声明为纯虚函数的函数，没有具体的实现，需要在派生类中实现，用于定义接口。

一、程序及输出

1.1 虚函数

定义一个函数为虚函数，不代表函数为不被实现的函数。
定义他为虚函数是为了允许用基类的指针来调用子类的这个函数。

#include <iostream>class Base {
public:virtual void print() {std::cout << "Base class" << std::endl;}
};class Derived : public Base {
public:void print() override {std::cout << "Derived class" << std::endl;}
};int main() {Base* b = new Base();Base* d = new Derived();b->print(); // 动态联编，调用 Base 类的 print 方法d->print(); // 动态联编，调用 Derived 类的 print 方法
}

输出：

1.2 纯虚函数

1.2.1 定义、示例

纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加 =0:
定义一个函数为纯虚函数，代表函数没有被实现。
定义纯虚函数是为了实现一个接口，起到一个规范的作用，规范继承这个类的程序员必须实现这个函数。

#include <iostream>class Base {
public:virtual void print() = 0; // 纯虚函数声明
};class Derived : public Base {
public:void print() override {std::cout << "Derived class" << std::endl;}
};int main() {// Base* b = new Base(); // 无法实例化含有纯虚函数的类Base* d = new Derived();d->print(); // 动态联编，调用 Derived 类的 print 方法
}

输出：

1.2.2 引入原因

在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。
为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。
声明了纯虚函数的类是一个抽象类。所以，用户不能创建类的实例，只能创建它的派生类的实例。
纯虚函数最显著的特征是：它们必须在继承类中重新声明函数（不要后面的＝0，否则该派生类也不能实例化），而且它们在抽象类中往往没有定义。

1.2.3 抽象类

在 C++ 中，抽象类是包含至少一个纯虚函数（纯虚函数是指在基类中没有给出具体实现的虚函数）的类。抽象类不能被实例化，只能作为基类来派生出其他类。抽象类的主要作用是定义接口，强制派生类实现这些接口。

抽象类不能被实例化，只能作为基类使用。
抽象类中可以包含普通成员函数、虚函数和纯虚函数。
如果一个类包含至少一个纯虚函数，那么这个类就是抽象类。
派生类必须实现抽象类中的所有纯虚函数，否则派生类也会成为抽象类。
抽象类的目的是定义接口，提供一种规范，强制派生类实现这些接口。
抽象类通常用于设计框架或基类，提供一种多态的方式来处理不同类型的派生类对象。

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二、分析与总结

虚函数：为了允许用基类的指针来调用子类的这个函数
纯虚函数 ：为了实现一个接口，起到一个规范的作用，规范继承这个类的程序员必须实现这个函数
抽象类：抽象类是包含至少一个纯虚函数的类

参考链接：
C++虚函数详解