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C++纯虚函数与抽象类使用方法

P粉602998670

发布： 2025-09-12 12:11:01

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一个类只要包含至少一个纯虚函数即为抽象类，无法实例化，必须被继承；子类需实现所有纯虚函数，否则仍为抽象类。1. 纯虚函数用于强制接口统一，实现多态。2. 抽象类可包含成员变量和非纯虚函数，而接口类通常只含纯虚函数。3. C++通过多重继承多个接口类模拟接口。4. 可在抽象类中为纯虚函数提供默认实现，供子类调用。5. 常用于定义算法框架、插件系统和图形库。6. 避免过度使用，优先组合而非继承，减少层级，可用模板优化。

c++纯虚函数与抽象类使用方法

C++纯虚函数和抽象类的使用，简单来说，就是为了实现多态和接口定义。纯虚函数迫使子类必须实现某个方法，而包含纯虚函数的类就变成了抽象类，不能直接实例化，只能被继承。

定义纯虚函数，创建抽象类，然后让子类去实现这些纯虚函数，这是C++面向对象设计中一个非常重要的技巧。

如何判断一个类是否是抽象类？

一个类只要包含至少一个纯虚函数，它就是抽象类。注意，不仅仅是直接声明的纯虚函数，也包括继承来的但没有被子类覆盖的纯虚函数。编译器会阻止你直接创建抽象类的实例。

举个例子：

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class Shape {
public:
    virtual double area() = 0; // 纯虚函数
    virtual void display() { std::cout << "Shape" << std::endl; } // 普通虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    double area() override { return 3.14159 * radius * radius; }
private:
    double radius;
};

int main() {
    // Shape s; // 错误！不能创建抽象类的实例
    Circle c(5); // 正确！Circle实现了Shape的所有纯虚函数
    std::cout << "Area of circle: " << c.area() << std::endl;
    c.display(); // 调用的是Shape的display()
    return 0;
}

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如果

Circle

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没有实现

area()

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，那么

Circle

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也会变成一个抽象类。

纯虚函数一定没有实现吗？

纯虚函数可以有实现，但这样做比较少见。你可以在抽象类中提供一个默认实现，然后子类可以选择覆盖或者使用这个默认实现。

class Base {
public:
    virtual void foo() = 0;
};

void Base::foo() {
    std::cout << "Base::foo() default implementation" << std::endl;
}

class Derived : public Base {
public:
    void foo() override {
        Base::foo(); // 调用基类的默认实现
        std::cout << "Derived::foo() implementation" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;
    d.foo();
    return 0;
}

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这样做的好处是，如果子类只需要在默认实现的基础上进行一些修改，就不需要完全重新实现这个函数。

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抽象类和接口有什么区别？

虽然抽象类和接口在概念上有相似之处，但C++并没有像Java或C#那样明确的接口概念。在C++中，通常使用只包含纯虚函数的类来模拟接口。

主要的区别在于：

抽象类可以包含成员变量和非纯虚函数，而“纯粹的接口类”通常只包含纯虚函数。
C++支持多重继承，一个类可以继承多个“接口类”，从而实现类似接口的功能。

class Interface1 {
public:
    virtual void method1() = 0;
};

class Interface2 {
public:
    virtual void method2() = 0;
};

class Implementation : public Interface1, public Interface2 {
public:
    void method1() override { std::cout << "method1 implemented" << std::endl; }
    void method2() override { std::cout << "method2 implemented" << std::endl; }
};

int main() {
    Implementation impl;
    impl.method1();
    impl.method2();
    return 0;
}

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