C++基础---纯虚函数

1. 纯虚函数

1.1 纯虚函数的定义

• 纯虚函数：是一种特殊的虚函数；
• 纯虚函数的作用：让类先具有一个操作名称，而没有操作内容，让派生类在继承时再去具体地给出定义；
• 纯虚函数的实现：在基类中实现的虚函数的函数原型后加“=0”；

• 代码示例：

  class <类名>
  {
  virtual <类型><函数名>(<参数表>)=0;
  …
  };
  即：virtual void funtion()=0;

  注：一般而言纯虚函数的函数体是缺省的，但是也可以给出纯虚函数的函数体（此时纯虚函数变为虚函数），这一点经常被人们忽视，调用纯虚函数的方法为baseclass::virtual function。

1.2 纯虚函数与抽象类

• 凡是含有纯虚函数的类叫做抽象类。这种类不能声明对象，只是作为基类为派生类服务。除非在派生类中完全实现基类中所有的的纯虚函数，否则，派生类也变成了抽象类，不能实例化对象；
• 如果一个类中含有纯虚函数，那么任何试图对该类进行实例化的语句都将导致错误的产生，因为抽象基类是不能被直接调用的。必须被子类继承重载以后，根据要求调用其子类的方法；

1.3 纯虚函数的引入原因

• 为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚函数。
• 在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。
• 定义纯虚函数的目的在于，使派生类仅仅只是继承函数的接口。
• 纯虚函数的意义，让所有的类对象（主要是派生类对象）都可以执行纯虚函数的动作，但类无法为纯虚函数提供一个合理的缺省实现。所以类纯虚函数的声明就是在告诉子类的设计者，“你必须提供一个纯虚函数的实现，但我不知道你会怎样实现它”。
  注：为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;）。若要使派生类为非抽象类，则编译器要求在派生类中，必须对纯虚函数予以重写以实现多态性。同时含有纯虚函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。

1.4 纯虚函数的实例

• 代码示例：

  
  #include <iostream>
  
  using namespace std;
  
  class A
  {
  public:
      A(){}
      virtual ~A(){}
  
  public:
      virtual void func1() = 0;
  };
  
  class B : public A
  {
  public:
      B(){}
      virtual ~B(){}
  
  public:
      virtual void func1()
      {
          cout<<"派生类B实现了抽象类A中定义的func1()的操作内容"<<endl;
      }
  };
  
  class C : public A
  {
  public:
      C(){}
      ~C(){}
  
  public:
      virtual void func1() = 0;
  };
  
  class D : public C
  {
  public:
      D(){}
      ~D(){}
  
  public:
      virtual void func1()
      {
          cout<<"派生类D实现了抽象类C->抽象类A中定义的func1()的操作内容"<<endl;
      }
  };
  
  int main()
  {
      cout<<"基类A中定义了纯虚函数virtual void func1() = 0;，因此基类A为抽象类"<<endl;
      cout<<endl;
  
      B b;
      b.func1();
  
      A *pb = new B;
      pb->func1();
      delete pb;
  
      cout<<endl;
  
      //C c;
      //c.func1();
  
      //A *pc = new C;
      //pc->func1();
      //delete pc;
  
      cout<<"由于派生类C中没有实现抽象类A的纯虚函数，因此C类仍然是抽象类，无法实例化对象"<<endl;
      cout<<"error LNK2001: unresolved external symbol public: virtual void __thiscall C::func1(void) (?func1@C@@UAEXXZ)"<<endl;
      cout<<endl;
  
      D d;
      d.func1();
  
      A *pd = new D;
      pd->func1();
      delete pd;
  
      return 0;
  }

参考文献：
[1]《C++全方位学习》范磊——第十三章
[2]《C++程序设计教程（第二版）》钱能——第五章、第六章、第七章
[3]《C++ Primer（第5版）》王刚 杨巨峰——第一章、第六章
[4] 百度搜索关键字：C++函数、纯虚函数