c++纯虚函数和虚函数的区别_c++接口与抽象类设计解析

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:

class Animal {public:    virtual void makeSound() {        cout << "Animal makes a sound" << endl;    }};

class Dog : public Animal {public:void makeSound() override {cout << "Woof!" << endl;}};

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。

示例:

class Shape {public:    virtual double area() = 0; // 纯虚函数};

class Circle : public Shape {double radius;public:Circle(double r) : radius(r) {}double area() override {return 3.14159 radius radius;}};

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:

// 接口:行为规范class Drawable {public:    virtual void draw() = 0;    virtual ~Drawable() = default;};

// 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;};

关键区别总结

虚函数有实现,纯虚函数没有(或在类外定义)。含有纯虚函数的类无法实例化;只有虚函数的类可以。虚函数用于扩展和多态,纯虚函数用于定义契约。接口应尽量由纯虚函数构成,抽象类可混合虚函数与纯虚函数。

基本上就这些。理解它们的区别有助于设计更清晰、可维护的类层次结构。

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