c++如何使用纯虚函数和抽象类_c++接口类与多态实现方式

纯虚函数使用=0声明,抽象类含纯虚函数且不可实例化;C++通过仅含纯虚函数的类模拟接口,实现多态与多重继承。

c++如何使用纯虚函数和抽象类_c++接口类与多态实现方式

在C++中,纯虚函数和抽象类是实现多态和接口设计的核心机制。通过它们可以定义统一的行为规范,并让不同子类提供具体实现,从而实现运行时多态。

什么是纯虚函数与抽象类

纯虚函数是在基类中声明但不提供实现的特殊成员函数,使用= 0语法标记。包含至少一个纯虚函数的类称为抽象类。

抽象类不能被实例化,只能作为基类被继承。派生类必须实现所有继承来的纯虚函数,否则它也会成为抽象类。

示例:

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class Shape {public:    virtual void draw() = 0;        // 纯虚函数    virtual double area() = 0;      // 纯虚函数    virtual ~Shape() = default;     // 虚析构函数建议加上};

上面的Shape类就是一个典型的抽象类,代表“图形”这一概念,但它本身没有具体形态。

如何实现接口类(类似Java中的interface)

C++没有interface关键字,但可以通过只包含纯虚函数的抽象类来模拟接口类。

这种类仅定义行为契约,不包含任何数据成员或具体实现,相当于接口。

例如定义一个可绘制对象的接口:

class Drawable {public:    virtual void draw() const = 0;    virtual ~Drawable() = default;};

class Movable {public:virtual void move(double dx, double dy) = 0;virtual ~Movable() = default;};

其他类可以通过多重继承实现多个“接口”:

class Circle : public Shape, public Movable {private:    double x, y, radius;public:    void draw() const override {        std::cout << "Drawing a circlen";    }
double area() override {    return 3.14159 * radius * radius;}void move(double dx, double dy) override {    x += dx;    y += dy;}

};

多态的实现方式

多态允许通过基类指针或引用调用派生类的重写函数,实现运行时动态绑定。

关键点是:使用虚函数、通过指针/引用调用、对象实际类型决定执行哪个版本。

示例用法:

#include #include 

int main() {std::vector<std::unique_ptr> shapes;

shapes.push_back(std::make_unique(0, 0, 2.5));shapes.push_back(std::make_unique(1, 1, 4, 3));for (const auto& s : shapes) {    std::cout << "Area: " <area() <draw();  // 调用对应子类的实现}return 0;

}

这段代码展示了典型的多态应用:容器保存的是Shape*,但调用的是实际对象的area()draw()方法。

注意:为了正确释放资源,抽象基类应定义虚析构函数,即使它是空的。

基本上就这些。通过纯虚函数定义接口,抽象类组织共性,再结合虚函数机制,就能灵活实现多态行为。这种方式在设计框架、插件系统、GUI组件等场景非常实用。

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