C++基础知识：虚函数和纯虚函数
完整总结虚函数和纯虚函数的用法、特点、适用场景和注意事项。
一、虚函数（virtual）
特点
定义：
在基类中用
virtual修饰的成员函数。子类可以选择重写（override），也可以不重写。
实现要求：
必须有函数体（实现），否则编译/链接会报错。
即便实现是空的
{}，也要给。
多态：
通过基类指针或引用调用虚函数时，会发生动态绑定，实际执行的是子类的版本。
如果子类没重写，就用基类的实现。
适用场景
基类提供一个默认实现，子类可选是否覆盖。
比如：
class Shape { public:virtual void draw() { std::cout << "Default draw" << std::endl; } };
二、纯虚函数（= 0）
特点
定义：
在基类中声明成
= 0。语法：
virtual ReturnType func() = 0;
实现要求：
不需要基类实现（但也可以写实现，少见）。
子类 必须实现，否则子类仍然是抽象类，不能实例化。
抽象类：
含有至少一个纯虚函数的类是抽象类，不能直接实例化。
适用场景
只想定义一个接口/约束，不提供默认实现。
要求所有子类都必须实现自己的版本。
比如：
class Shape { public:virtual void draw() = 0; // 强制子类实现 };
三、对比总结
| 特性 | 普通虚函数 | 纯虚函数 |
|---|---|---|
| 是否必须有实现 | ✅ 必须 | ❌ 不需要（可写也可不写） |
| 子类是否必须实现 | ❌ 可选 | ✅ 必须 |
| 基类能否实例化 | ✅ 可以 | ❌ 不行（抽象类） |
| 用途 | 提供默认行为，子类可选覆盖 | 定义接口规范，强制子类实现 |
四、注意事项
析构函数要声明为虚函数
如果基类会被继承，几乎总是应该写：
virtual ~Base() {}防止通过基类指针释放子类对象时，子类析构函数不被调用，导致内存泄漏。
性能开销
虚函数通过 虚函数表（vtable） 实现，有很小的额外开销（一次间接寻址），通常可以忽略。
覆盖（override）要用关键字
C++11 以后推荐加
override，防止拼写错误或签名不一致：void draw() override;
抽象类不能实例化
含有纯虚函数的类是抽象类，不能创建对象，只能通过指针/引用来使用多态。
接口类
如果一个类全是纯虚函数（且无成员变量），相当于 Java/C# 的“接口”。
五、什么时候用？
普通虚函数：
基类能给出一个合理的默认实现；
子类可选择是否覆盖。
例如：日志接口，默认
log()输出到控制台，子类可重写输出到文件。
纯虚函数：
基类无法给出合理实现；
只想定义一个规范，强制所有子类实现。
例如：图形接口
draw()，不同图形必须自己画。
✅ 一句话总结：
虚函数 = “有默认实现，子类可以改”。
纯虚函数 = “这是个接口，子类必须自己写”。