c++中虚函数和纯虚函数的作用_c++虚函数与纯虚函数解析

虚函数实现运行时多态，允许基类指针调用派生类重写函数；纯虚函数定义接口规范，使类成为抽象类，强制派生类实现。

在C++中，虚函数和纯虚函数是实现多态的关键机制。它们允许基类指针或引用调用派生类中重写的函数，从而让程序在运行时决定具体执行哪个版本的函数，这被称为动态绑定或运行时多态。

虚函数的作用与使用

虚函数是在基类中声明为 virtual 的成员函数，可以在派生类中被重写（override）。当通过基类指针或引用调用该函数时，会根据对象的实际类型调用对应的函数版本。

主要作用包括：

• 实现运行时多态：程序在运行时才确定调用哪个类的函数。
• 支持接口统一：不同派生类可以提供不同的实现，但调用方式一致。
• 提高代码扩展性：新增派生类无需修改原有调用逻辑。

示例：

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class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "Animal speaks" << endl;
    }
};
<p>class Dog : public Animal {
public:
void speak() override {
cout << "Dog barks" << endl;
}
};</p><p>Animal* ptr = new Dog();
ptr->speak(); // 输出：Dog barks</p>

如果不将 speak() 声明为 virtual，则调用的是基类版本，无法体现多态性。

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纯虚函数与抽象类

纯虚函数是一种特殊的虚函数，它在基类中没有实现，只是声明，语法形式为：virtual 返回类型 函数名() = 0;。包含纯虚函数的类称为抽象类，不能实例化对象。

主要用途：

• 定义接口规范：强制派生类实现特定函数。
• 构建接口类或基类框架，用于设计大型系统结构。
• 实现“契约式编程”——子类必须提供实现。

示例：

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class Shape {
public:
    virtual double area() = 0; // 纯虚函数
};
<p>class Circle : public Shape {
double radius;
public:
Circle(double r) : radius(r) {}
double area() override {
return 3.14159 <em> radius </em> radius;
}
};</p>

这里 Shape 是抽象类，不能创建 Shape 对象，但可以定义 Shape* 指针指向具体的图形对象。

虚函数与纯虚函数的区别

• 实现要求：虚函数可在基类有实现，也可被重写；纯虚函数在基类无实现（可提供定义，但少见），派生类必须实现（除非派生类也作为抽象类）。
• 类的实例化：含有纯虚函数的类是抽象类，不能实例化；只有虚函数的类可以实例化。
• 设计意图：虚函数用于扩展和多态；纯虚函数更强调接口约束。

注意事项

• 析构函数应声明为虚函数，尤其是基类会被继承并用基类指针删除对象时，避免资源泄漏。
• 使用 override 关键字明确表示重写，增强代码可读性和安全性。
• 纯虚函数可以在类外提供定义，但这不常见，通常只在派生类显式调用时使用。

基本上就这些。虚函数是多态的基础，纯虚函数用于构建抽象接口。合理使用它们能让代码更具灵活性和可维护性。

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