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2024年3月22日发(作者:lightbox实体店)

c++ 基类纯虚函数

C++是一种广泛使用的编程语言,同时也是面向对象编程语言。在C++中,一个类可以

从另一个类继承,这个类被称为基类,而继承的类被称为派生类。基类中的纯虚函数是

C++中非常重要的概念之一,它们在设计类的继承层次结构时非常有用。

纯虚函数是一种在基类中定义的虚函数,它没有任何实现代码,只是为了被继承类实

现。纯虚函数可以用一对`virtual`和`= 0`来声明,例如:

```

virtual void MyFunction() = 0;

```

这个声明告诉编译器MyFunction是一个虚函数,并且没有实现,只是一个接口,继承

类必须对其进行实现。纯虚函数在基类中起到了规范和约束作用,因为派生类必须实现这

个函数才能实现自己的功能。

在许多情况下,基类中的纯虚函数是被设计为通用算法,由派生类提供特定的实现。

这种方法被称为“模板方法”模式。在一个简单的图形库中,我们可以定义一个基类

Shape,这个基类包含一个纯虚函数`Draw()`和派生类Rectangle和Circle。Rectangle和

Circle分别提供它们自己的特殊化实现,Draw()方法则会被调用以完成具体的实际操作。

在C++中,派生类中的实现方法可以通过覆盖和重载来完成。覆盖是指派生类重新定

义基类中的虚函数,以提供不同的实现方法。重载是指派生类定义具有相同名称的函数,

但它们具有不同的参数列表,这使得可以在相同的类中实现两个或更多的函数。

在实际开发中,如果我们定义了一个纯虚函数但没有提供实现,那么它将无法被实例

化,因为它是一个抽象的函数。通常情况下,如果我们忘记实现这个函数,可能会在编译

时收到一个错误消息。

在设计一个类的继承时,纯虚函数是一种非常有用的技术。它可以帮助我们将代码和

数据聚集在一起,以便更好地组织和管理。纯虚函数还可以使我们更迅速和简单地实现代

码的重用和复用。

在C++中,基类中的纯虚函数是非常重要的。它们可以帮助我们在类的继承层次结构

中实现一些非常有用的功能,例如模板方法和多态。在实际开发中,合理地使用纯虚函数

可以使代码更加清晰、简洁和可维护,从而提高开发效率和代码质量。除了上面提到的应

用,基类中的纯虚函数还有其他一些优点和用途。下面我们将介绍一些常见的场景。

1. 接口类

接口类通常定义了一组纯虚函数,由派生类去实现。接口类被设计成一个纯抽象的类,

它不包含任何实现,只含有一组纯虚函数。接口类可以理解为一种契约或者协议,派生类

必须遵守这个契约才能被实例化。

在一个网络库中,我们可以定义一个接口类`Socket`,这个类包含一组纯虚函数,例

如`open()`,`close()`,`read()`和`write()`。这样,具体的网络协议实现类可以继承

`Socket`类,并根据需要完成具体的实现。

2. 抽象类

抽象类通常包含一些实现和一些纯虚函数。它定义了一组通用的操作,留下一些需要

派生类实现的部分。定义一个抽象类的好处是,它可以强制要求派生类去实现一些基本的

方法,而不是让派生类去自由发挥。

在一个具有图形界面的应用程序中,我们可以定义一个抽象类`Widget`,这个类包含

了基本的操作,例如`draw()`,`show()`和`hide()`等等。这些方法的实现可以在Widget

中实现,也可以被派生类覆盖和实现。

3. 可复制类

可复制类通常包含一个纯虚函数`clone()`,并且这个函数返回一个指向当前类的实

例的指针。这个类被设计成一个抽象类,可以被派生类实现。具体的实现可以根据复制的

方式分为深复制和浅复制两种。

在一个Castle Defense游戏中,我们可以定义一个可复制类`Tower`,这个类包含了

Tower的属性,例如血量,攻击力等等。派生类`ArrowTower`,`CannonTower`,

`MagicTower`可以通过复制基类`Tower`来简化他们的实现。

4. 工厂类

工厂类通常包含一个纯虚函数`create()`,它可以根据需要创建一个特定的对象或者

类。工厂类是一个很重要的概念,可以用来实现多态和抽象工厂模式。这种设计模式非常

有用,可以提高代码的复用率和可维护性。

在一个图形用户界面应用程序中,我们可以定义一个工厂类`WidgetFactory`,这个

类包含了一组方法,用来创建各种类型的widget,例如button,label,textfield等

等。

在这篇文章中,我们介绍了C++中基类纯虚函数的一些常见场景和用法。纯虚函数是

一个非常有用的特性,可以被用来实现非常复杂和强大的功能。在C++中,合理地使用基

类中的纯虚函数,可以帮助我们更轻松和优雅地实现代码的组织和管理,提高代码的质量

和复用率。除了上面介绍的应用场景,C++中基类纯虚函数还有其他一些用法:

1. separating interface and implementation

使用纯虚函数可以将接口和实现相分离,即只将函数名和参数定义在基类中,而将实

现分离到派生类中。这种模式被称为“Seperation of Interface and Implementation”。

我们可以定义一个图形类`Shape`,该类有一个纯虚函数`Draw()`,以及其他表示图

形属性的数据成员,例如坐标和颜色。`Shape`类只定义了`Draw()`函数的框架,具体的

实现在派生类中完成,以便适应不同类型的图形。

2. run-time polymorphism

C++中支持运行时多态,就是通过指向基类的指针或引用来调用不同类的同名函数。

C++中的多态是通过虚函数和纯虚函数来实现的。

当创建一个指向动物类的指针或引用时,可以根据不同的实现来调用`Speak()`函数,

从而获得不同的声音。

3. template pattern

模板模式指的是一种在类的继承中使用的设计模式,其中基类定义了一个算法框架,

而派生类则提供了该算法的实现。

在C++中,基类中的纯虚函数不仅仅是为了实现多态和抽象,还可以通过将接口和实

现分离来实现其他功能。使用基类中的纯虚函数是C++程序员需要掌握的常用工具之一。

通过理解和运用基类纯虚函数,可以提高程序的复用性和可维护性,同时也可以使代码更

具有灵活性和可拓展性。


本文标签: 函数 实现 基类 派生类 定义