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C++中的虚函数与纯虚函数

news 2025/7/2 7:56:22

文章目录

- 虚函数 (Virtual Function)
- 纯虚函数 (Pure Virtual Function)
- 主要区别
- 实际应用示例

C++中的虚函数和纯虚函数是实现多态性的重要机制。

虚函数 (Virtual Function)

虚函数是在基类中用virtual关键字声明的函数，它允许派生类重写(override)该函数的实现。当通过基类指针或引用调用虚函数时，会根据对象的实际类型来决定调用哪个版本的函数，这就是动态绑定或运行时多态。

class Base {
public:virtual void show() {cout << "Base class show function" << endl;}virtual ~Base() {}  // 虚析构函数
};class Derived : public Base {
public:void show() override {cout << "Derived class show function" << endl;}
};

纯虚函数 (Pure Virtual Function)

纯虚函数是在虚函数声明后面加上= 0的函数，它没有实现。包含纯虚函数的类被称为抽象类，不能被实例化。派生类必须实现所有纯虚函数才能被实例化。

class AbstractBase {
public:virtual void pureVirtualFunction() = 0;  // 纯虚函数virtual void normalVirtualFunction() {   // 普通虚函数cout << "Normal virtual function" << endl;}virtual ~AbstractBase() {}
};

主要区别

实现方面：虚函数有默认实现，纯虚函数没有实现

类的实例化：包含纯虚函数的类是抽象类，不能实例化；只包含虚函数的类可以实例化

派生类要求：派生类可以选择是否重写虚函数，但必须实现所有继承的纯虚函数

设计意图：虚函数提供默认行为但允许定制，纯虚函数强制派生类提供具体实现

实际应用示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
using namespace std;// 抽象基类
class Animal {
public:virtual void makeSound() = 0;  // 纯虚函数virtual void sleep() {         // 虚函数cout << "Animal is sleeping" << endl;}virtual ~Animal() {}
};class Dog : public Animal {
public:void makeSound() override {cout << "Woof!" << endl;}
};class Cat : public Animal {
public:void makeSound() override {cout << "Meow!" << endl;}void sleep() override {cout << "Cat is sleeping on the sofa" << endl;}
};int main() {vector<unique_ptr<Animal>> animals;animals.push_back(make_unique<Dog>());animals.push_back(make_unique<Cat>());for (auto& animal : animals) {animal->makeSound();  // 多态调用animal->sleep();      // 多态调用}return 0;
}