c++ 纯虚函数
目录
什么是纯虚函数？
抽象类
如何使用纯虚函数实现接口
纯虚函数的特性
必须被重写：
可以有默认析构函数：
可以包含非纯虚函数：
纯虚函数与接口的设计意义
纯虚函数 vs 普通虚函数
注意事项
实际应用场景
什么是纯虚函数？
纯虚函数是在基类中声明但没有提供实现的虚函数。通过在函数声明后添加 = 0，它被标记为“纯虚”。纯虚函数的目的是强制派生类提供自己的实现。
语法：
virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;示例：
class Animal {
public:virtual void sound() = 0; // 纯虚函数
};注意：纯虚函数没有函数体 {}，= 0 表示它是纯虚的。
抽象类
一旦一个类包含至少一个纯虚函数，它就变成了抽象类（Abstract Class）。抽象类不能直接实例化对象，只能作为基类被继承。
示例：
class Animal {
public:virtual void sound() = 0; // 纯虚函数
};int main() {// Animal a; // 错误！不能实例化抽象类return 0;
}派生类必须实现所有纯虚函数，否则它仍然是抽象类，无法实例化。
如何使用纯虚函数实现接口
在 C++ 中，纯虚函数常用于定义接口。接口是一个抽象类，其中所有成员函数都是纯虚函数（没有实现），只定义行为规范，具体实现由派生类完成。这类似于其他语言（如 Java 或 C#）中的 interface。
示例：
#include <iostream>
using namespace std;// 接口（抽象基类）
class Shape {
public:virtual void draw() = 0; // 纯虚函数virtual double area() = 0; // 纯虚函数virtual ~Shape() {} // 虚析构函数
};// 实现接口的派生类
class Circle : public Shape {
private:double radius;
public:Circle(double r) : radius(r) {}void draw() override {cout << "Drawing a circle" << endl;}double area() override {return 3.14 * radius * radius;}
};class Rectangle : public Shape {
private:double width, height;
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}void draw() override {cout << "Drawing a rectangle" << endl;}double area() override {return width * height;}
};int main() {Shape* shapes[2];shapes[0] = new Circle(5.0);shapes[1] = new Rectangle(4.0, 3.0);for (int i = 0; i < 2; i++) {shapes[i]->draw();cout << "Area: " << shapes[i]->area() << endl;}delete shapes[0];delete shapes[1];return 0;
}输出：
Drawing a circle
Area: 78.5
Drawing a rectangle
Area: 12在这个例子中：
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Shape 是一个接口，定义了 draw 和 area 两个纯虚函数。
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Circle 和 Rectangle 是具体类，实现了 Shape 接口。
纯虚函数的特性
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必须被重写：
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派生类如果不实现纯虚函数，仍然是抽象类，无法实例化。
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使用 override 关键字（C++11）可以明确表示重写，增强代码可读性并避免错误。
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可以有默认析构函数：
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抽象类通常定义一个虚析构函数（可以有实现），以确保通过基类指针删除派生类对象时正确释放资源。
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可以包含非纯虚函数：
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抽象类不仅可以有纯虚函数，还可以有普通成员函数甚至数据成员，但只要有纯虚函数，它就是抽象类。
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示例（抽象类包含实现）：
class Animal {
public:virtual void sound() = 0; // 纯虚函数void sleep() { // 普通成员函数cout << "Sleeping..." << endl;}
};class Dog : public Animal {
public:void sound() override {cout << "Woof" << endl;}
};int main() {Dog d;d.sound(); // 输出 "Woof"d.sleep(); // 输出 "Sleeping..."return 0;
}纯虚函数与接口的设计意义
纯虚函数在 C++ 中扮演了接口的角色，主要用于：
-
定义规范：强制派生类实现特定行为。
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实现多态：通过基类指针或引用调用派生类的实现。
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解耦合：代码依赖抽象接口而非具体实现，便于扩展和维护。
例如，在一个图形系统中，Shape 接口定义了所有形状必须有的行为（draw 和 area），具体形状（如 Circle、Rectangle）可以根据需要实现。
纯虚函数 vs 普通虚函数
| 特性 | 纯虚函数 ( = 0 ) | 普通虚函数 |
|---|---|---|
| 是否有实现 | 无实现 | 有默认实现 |
| 是否强制重写 | 是，派生类必须实现 | 否，可选择重写 |
| 类是否抽象 | 是，包含纯虚函数的类是抽象类 | 否，可实例化 |
注意事项
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不能直接调用纯虚函数：
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因为纯虚函数没有实现，直接调用会导致链接错误（除非在基类中意外提供了实现，但这不常见）。
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析构函数可以是纯虚的，但需提供实现：
class Base { public:virtual ~Base() = 0; // 纯虚析构函数 }; Base::~Base() {} // 必须提供实现
实际应用场景
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插件系统：定义插件接口，具体插件类实现功能。
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框架开发：如游戏引擎中，Entity 接口定义 update() 和 render()，具体实体（如玩家、敌人）实现。
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跨平台开发：抽象硬件接口（如 IStorage），不同平台提供具体实现。