C++如何定义纯虚函数抽象基类与接口设计模式-C++-PHP中文网

C++如何定义纯虚函数抽象基类与接口设计模式

P粉602998670

发布： 2025-07-11 09:50:02

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纯虚函数是在类中声明但不提供具体实现的虚函数，用=0表示。它使类成为抽象类，不能直接实例化，只能通过派生类实现。1. 纯虚函数语法为virtual void func++() = 0; 2. 包含纯虚函数的类为抽象基类，用于定义接口模板。3. 抽象基类支持多态，便于统一调用和管理不同子类对象。4. c++通过只含纯虚函数的抽象类模拟接口，所有成员函数为纯虚函数，无数据成员。5. 接口设计符合开闭原则，高层模块依赖抽象接口。6. 使用时需注意定义虚析构函数、避免多重继承复杂性、不过度抽象。

C++如何定义纯虚函数抽象基类与接口设计模式

在C++中，纯虚函数是一种没有实现的虚函数，它的存在使得类成为抽象类。通过定义纯虚函数，我们可以构建抽象基类（abstract base class），进而设计出良好的接口（interface）结构。

什么是纯虚函数？

纯虚函数是在类中声明但不提供具体实现的虚函数。它用 = 0 来表示：

class Base {
public:
    virtual void doSomething() = 0; // 纯虚函数
};

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一旦一个类包含至少一个纯虚函数，这个类就变成了抽象基类。你不能直接实例化抽象类的对象，只能通过派生类来实现这些纯虚函数。

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抽象基类的作用

抽象基类本身不能被实例化，但它为派生类提供了统一的接口模板。这种方式非常适合用于定义行为规范，而不是具体实现。

举个例子，如果你要设计一个图形系统，可能会有多个形状（如圆形、矩形等）都支持“绘制”操作，但每个形状的实现方式不同：

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 所有子类必须实现draw
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override { cout << "Drawing a circle" << endl; }
};

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使用抽象基类的好处包括：

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强制所有子类实现某些方法
提供统一的调用接口
支持多态，便于集合管理（比如可以用 vector<Shape*> 存储各种形状）

接口设计模式与C++中的“接口”

虽然C++没有像Java或C#那样原生支持“接口（interface）”关键字，但通过只包含纯虚函数的抽象类可以模拟接口的行为。

这类“接口类”通常满足以下几个特点：

所有成员函数都是纯虚函数（或者非虚函数）
没有数据成员
析构函数可以是虚函数，以确保正确释放资源

例如：

class ILogger {
public:
    virtual void log(const string& message) = 0;
    virtual ~ILogger() {} // 虚析构函数很重要
};

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然后你可以有多种实现：

class ConsoleLogger : public ILogger {
public:
    void log(const string& message) override {
        cout << "[Console] " << message << endl;
    }
};

class FileLogger : public ILogger {
public:
    void log(const string& message) override {
        ofstream file("log.txt", ios::app);
        file << "[File] " << message << endl;
    }
};

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这样设计的好处在于，高层模块依赖于抽象接口，而不是具体实现，符合“开闭原则”。