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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。
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