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c++中如何实现纯虚函数和抽象类_C++抽象基类与接口实现

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2025-10-04 09:17:02

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来源于php中文网

原创

纯虚函数通过=0声明,要求派生类重写,含纯虚函数的类为抽象类,不可实例化。示例中Shape类定义draw()纯虚函数,Circle和Rectangle继承并实现draw()。抽象类用于接口规范、多态和代码复用。Drawable类模拟接口,含纯虚函数draw()和resize(),需虚析构函数。C++以纯虚函数实现接口思想,提升程序灵活性与设计清晰度。

c++中如何实现纯虚函数和抽象类_c++抽象基类与接口实现

在C++中,纯虚函数和抽象类是实现接口和多态的重要机制。通过它们可以定义不能被实例化的基类,强制派生类实现特定方法,从而构建清晰的类层次结构。

纯虚函数的定义方式

纯虚函数是在基类中声明但不提供实现的虚函数,要求派生类必须重写该函数。它的语法是在函数声明后加上 = 0

示例:

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
    virtual ~Shape() = default;
};

这个 draw() 函数没有函数体,任何继承 Shape 的类都必须实现它,否则无法实例化。

抽象类的特点与使用

包含至少一个纯虚函数的类称为抽象类。抽象类不能直接创建对象。

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常见用途包括:

  • 作为接口规范,统一不同子类的行为
  • 实现运行时多态,通过基类指针调用派生类方法
  • 避免重复代码,将通用逻辑放在基类中(非纯虚函数也可存在)
实际例子:

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        std::cout << "Drawing a circle.\n";
    }
};

class Rectangle : public Shape { public: void draw() override { std::cout << "Drawing a rectangle.\n"; } };

这两个派生类实现了各自的 draw() 方法,可以通过基类指针调用:

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Shape* s1 = new Circle();
Shape* s2 = new Rectangle();
s1->draw();  // 输出: Drawing a circle.
s2->draw();  // 输出: Drawing a rectangle.

接口类的实现方式

C++中没有像Java那样的interface关键字,但可以通过只包含纯虚函数的抽象类来模拟接口。

设计接口类时建议:

  • 所有成员函数都是纯虚函数
  • 不包含成员变量(或仅含静态常量)
  • 提供虚析构函数以支持正确释放资源

例如:

class Drawable {
public:
    virtual void draw() const = 0;
    virtual void resize(float scale) = 0;
    virtual ~Drawable() = default;
};

任何想具备“可绘制”能力的类都可以继承并实现这个接口。

基本上就这些。掌握纯虚函数和抽象类的用法,能帮助你写出更灵活、可扩展的C++程序。关键是理解其作用不仅是语法限制,更是设计思想的体现。

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