含有纯虚函数的类为抽象类,不能实例化;派生类必须实现纯虚函数,否则仍为抽象类。示例中Shape含纯虚函数draw(),Circle继承并实现draw()后可实例化。

在C++中,纯虚函数和抽象类是实现多态和接口设计的重要机制。它们为面向对象程序设计提供了定义接口的能力,强制派生类实现特定行为,是构建可扩展、可维护系统的基础。
纯虚函数:强制重写的虚函数
纯虚函数是一种特殊的虚函数,它在基类中声明但不提供实现,要求派生类必须提供具体实现。语法上,使用 = 0 来标识一个函数为纯虚函数。
例如:
class Shape {
public:
virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
virtual ~Shape() = default;
};
上面的 draw() 是一个纯虚函数。任何从 Shape 派生的类都必须实现 draw(),否则该派生类也将成为抽象类。
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- 纯虚函数只能出现在虚函数上下文中
- 它可以有函数体(少见),但仍需写
= 0 - 含有纯虚函数的类不能实例化
抽象类:不能实例化的类
只要一个类包含至少一个纯虚函数,它就被称为抽象类。抽象类不能直接创建对象,只能作为基类被继承。
继续上面的例子:
class Circle : public Shape {
public:
void draw() override {
std::cout << "Drawing a circle.\n";
}
};
此时 Circle 实现了纯虚函数,因此不再是抽象类,可以实例化:
// Shape s; // 错误:抽象类不能实例化 Circle c; Shape* ptr = &c; // 正确:可通过指针或引用操作 ptr->draw(); // 输出: Drawing a circle.
- 抽象类可以包含普通成员函数、成员变量和其他非纯虚函数
- 抽象类常用于定义接口或公共行为框架
- 析构函数也可以是纯虚的,但需要提供定义(通常为空)
接口设计:通过抽象类模拟接口
C++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实现类似“接口”的效果。
例如,设计一个“可序列化”接口:
class Serializable {
public:
virtual std::string serialize() const = 0;
virtual void deserialize(const std::string& data) = 0;
virtual ~Serializable() = default;
};
任何想支持序列化的类都可以继承这个接口并实现对应方法:
class Person : public Serializable {
std::string name;
public:
std::string serialize() const override {
return "Person:" + name;
}
void deserialize(const std::string& data) override {
name = data.substr(7); // 简单示例
}
};
这样,在需要处理不同类型的可序列化对象时,可以统一使用 Serializable* 指针操作,提高代码通用性。
注意事项与最佳实践
使用抽象类和纯虚函数时应注意以下几点:
- 确保抽象基类有虚析构函数,防止资源泄漏
- 避免在构造函数或析构函数中调用虚函数(包括纯虚函数)
- 尽量将接口类设计得简洁、职责明确
- 多个接口可通过多重继承组合,但应谨慎使用以避免复杂性
基本上就这些。掌握纯虚函数和抽象类的使用,是写出高质量C++面向对象代码的关键一步。











