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c++纯虚函数和虚函数的区别_c++接口与抽象类设计解析

冰火之心

发布： 2025-11-06 18:37:02

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c++纯虚函数和虚函数的区别_c++接口与抽象类设计解析

在C++中，虚函数和纯虚函数是实现多态的关键机制，它们都用于基类中声明可在派生类中重写的函数。但两者在语义、用途和设计目的上有明显区别，尤其在接口与抽象类的设计中起着不同作用。

虚函数：提供默认实现的多态支持

虚函数是在基类中使用virtual关键字声明的成员函数，它允许派生类选择性地重写该函数。基类中的虚函数可以有具体实现，派生类若未重写，则调用基类版本。

示例：

<font face="Courier New">
class Animal {
public:
    virtual void makeSound() {
        cout << "Animal makes a sound" << endl;
    }
};
<p>class Dog : public Animal {
public:
void makeSound() override {
cout << "Woof!" << endl;
}
};
</font>

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在这个例子中，makeSound()是虚函数，类可以选择重写它。如果没有重写，程序仍可正常运行，调用基类实现。

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纯虚函数：强制派生类实现的接口契约

纯虚函数是一种特殊的虚函数，使用= 0语法声明，不提供实现。包含纯虚函数的类称为抽象类，不能实例化。派生类必须实现所有继承的纯虚函数，否则仍是抽象类。

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示例：

<font face="Courier New">
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;
}
};
</font>

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这里Shape是一个抽象类，定义了一个“接口”——所有形状都必须能计算面积。派生类Circle实现了这个接口。

接口与抽象类的设计差异

C++中没有像Java那样的interface关键字，但可以通过只含纯虚函数的类来模拟接口。以下是两种设计模式的对比：

抽象类：可包含部分实现、成员变量、构造函数等，适合表示“是什么”（is-a）关系，并共享通用逻辑。
接口类：通常只包含纯虚函数，无数据成员，强调“能做什么”（can-do）能力，用于解耦模块依赖。

例如：

<font face="Courier New">
// 接口：行为规范
class Drawable {
public:
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Drawable() = default;
};
<p>// 抽象类：部分实现 + 扩展功能
class Vehicle {
protected:
int speed;
public:
Vehicle() : speed(0) {}
virtual void start() { cout << "Vehicle starting..." << endl; }
virtual void move() = 0;
};
</font>

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