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C++中的纯虚函数和抽象类是什么?(接口实现)

裘德小鎮的故事
发布: 2025-12-15 10:28:04
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纯虚函数和抽象类是C++实现接口机制的核心工具:纯虚函数以“virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;”声明,无实现,强制派生类重写;含纯虚函数的类为抽象类,不可实例化,但可定义指针或引用以支持多态;仅含纯虚函数的抽象类可模拟interface,多重继承实现接口组合,析构函数宜声明为virtual且提供空定义。

c++中的纯虚函数和抽象类是什么?(接口实现)

纯虚函数和抽象类是C++中实现接口(interface)机制的核心工具,它们让类具备“只定义行为、不提供实现”的能力,强制派生类自行实现关键逻辑。

纯虚函数:声明但不实现的成员函数

纯虚函数是在基类中声明为virtual且初始化为= 0的成员函数。它没有函数体,仅表示“这个功能必须由子类来完成”。

  • 语法形式:virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;
  • 不能在基类中定义实现(即使写了也会被忽略,编译器报错)
  • 含纯虚函数的类自动成为抽象类,无法直接实例化
  • 例如:virtual void draw() = 0; 表示“所有图形都得会画,但怎么画由具体图形决定”

抽象类:不能创建对象的“契约模板”

抽象类是至少包含一个纯虚函数的类,它本身不描述完整对象,而是定义一组公共接口和共性行为,供派生类继承并补全。

  • 不能用new上定义其对象,比如Shape s;会编译失败
  • 可以定义指针或引用,用于多态调用:Shape* p = new Circle();
  • 可同时包含普通成员函数、数据成员、构造/析构函数——这些可以被派生类复用
  • 派生类若未实现全部纯虚函数,它自身也仍是抽象类

接口实现的本质:通过抽象类模拟Java/C#中的interface

C++没有interface关键字,但用“只含纯虚函数的抽象类”就能等效实现接口语义。

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  • 典型做法:定义一个不含数据成员、所有函数都是纯虚的类,如DrawableComparable
  • 一个类可通过多重继承实现多个“接口类”,达成类似接口组合的效果
  • 注意:这种类的析构函数最好也设为virtual ~InterfaceName() = 0;,并在类外提供空定义,避免派生类析构时未定义行为

基本上就这些。纯虚函数划清职责边界,抽象类承载设计契约,二者配合让C++的面向对象更灵活、更安全。

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