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;
}如果
Circle没有实现
area()，那么
Circle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;
}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。
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;
}什么时候应该使用纯虚函数和抽象类？
当你需要定义一个基类，并且希望强制子类实现某些特定的行为时，就应该使用纯虚函数和抽象类。
一些常见的应用场景包括：
- 定义算法框架： 基类定义算法的整体流程，但将某些步骤留给子类去实现。
- 实现插件系统： 基类定义插件的接口，具体的插件由不同的子类实现。
- 创建图形库： 基类定义图形的基本属性和行为，具体的图形（如圆形、矩形）由不同的子类实现。
如何避免抽象类带来的代码膨胀？
过度使用抽象类和继承可能会导致代码结构复杂，难以维护。为了避免这种情况，可以考虑以下几点：
- 组合优于继承： 尽量使用组合来代替继承，将一些功能委托给其他的类来实现。
- 减少继承层级： 避免创建过深的继承层级，尽量保持代码结构的扁平化。
- 使用模板： 在一些情况下，可以使用模板来代替继承，从而减少代码的重复。
总而言之，纯虚函数和抽象类是C++中实现多态和接口定义的重要工具，但需要谨慎使用，避免过度设计。
