虚函数（Virtual Function）和纯虚函数（Pure Virtual Function）

虚函数（Virtual Function）和纯虚函数（Pure Virtual Function）是实现多态的关键，但它们在使用和含义上有本质的区别。

我将通过一个清晰的对比和总结来解释它们的区别。

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一、核心定义对比

特性	虚函数 (Virtual Function)	纯虚函数 (Pure Virtual Function)
语法	virtual ReturnType funcName();	virtual ReturnType funcName() = 0;
实现	有函数体（提供默认实现）	无函数体（不提供实现）
目的	允许派生类选择性地重写该函数	强制派生类必须重写该函数
所在类	可以是普通类或抽象类	必须是抽象类
类实例化	该类可以被实例化	该类不能被实例化

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二、详细解释与示例

1. 虚函数 (Virtual Function)

虚函数在基类中有默认的实现。它告诉编译器：“这个函数可能会在派生类中被重写，但如果派生类不重写它，就使用我的这个默认版本。”

示例：

#include <iostream>class Animal {
public:// 虚函数：有默认实现virtual void makeSound() {std::cout << "Some generic animal sound" << std::endl;}// 虚析构函数是必须的！virtual ~Animal() {}
};class Dog : public Animal {
public:// 可以选择性重写void makeSound() override {std::cout << "Woof! Woof!" << std::endl;}
};class Cat : public Animal {// Cat 类选择不重写 makeSound()// 它将使用 Animal 类的默认实现
};int main() {Animal* myDog = new Dog();Animal* myCat = new Cat();myDog->makeSound(); // 输出: Woof! Woof! (调用重写后的版本)myCat->makeSound(); // 输出: Some generic animal sound (调用基类默认版本)delete myDog;delete myCat;return 0;
}

2. 纯虚函数 (Pure Virtual Function)

纯虚函数在基类中只有声明，没有实现（函数体 = 0）。它告诉编译器和程序员：“这个函数只是一个接口规范，所有非抽象的派生类必须提供它自己的实现。”

包含纯虚函数的类称为抽象类，它不能创建对象实例，只能作为接口被继承。

示例：

#include <iostream>// 抽象类
class Shape {
public:// 纯虚函数：定义接口，没有实现virtual double getArea() const = 0;// 纯虚析构函数也必须提供实现（唯一特例）virtual ~Shape() = default;
};class Circle : public Shape {
private:double radius;
public:Circle(double r) : radius(r) {}// 必须重写纯虚函数double getArea() const override {return 3.14159 * radius * radius;}
};class Rectangle : public Shape {
private:double width, height;
public:Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}// 必须重写纯虚函数double getArea() const override {return width * height;}
};int main() {// Shape myShape; // 错误！不能实例化抽象类Shape* shape1 = new Circle(5.0);Shape* shape2 = new Rectangle(4.0, 6.0);std::cout << "Circle area: " << shape1->getArea() << std::endl;std::cout << "Rectangle area: " << shape2->getArea() << std::endl;delete shape1;delete shape2;return 0;
}

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三、核心区别总结

方面	虚函数	纯虚函数
实现	有默认实现	无实现，只有接口
重写要求	派生类可以重写（可选）	派生类必须重写（强制）
类性质	可以是具体类	使类成为抽象类
实例化	类可以被实例化	类不能被实例化
设计意图	提供可覆盖的默认行为	定义必须实现的接口规范

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四、如何选择？

• 使用虚函数：当基类能提供一个有意义的默认实现，而派生类可能需要根据自己的特性修改这个行为时。

  • 例子：Animal::move() 可能有一个默认的“移动”实现，但 Bird 类可能会重写它为“飞行”，Fish 类重写为“游泳”。

• 使用纯虚函数：当基类无法或不应该提供一个有意义的默认实现，它的唯一作用就是为所有派生类定义一个必须遵守的接口时。

  • 例子：Shape::getArea() 计算面积。基类Shape根本无法知道如何计算一个“抽象形状”的面积，只有具体的Circle、Rectangle才知道自己面积的计算方法。

五、一个重要的特例：纯虚析构函数

纯虚析构函数是一个特例。即使它被声明为纯虚函数（virtual ~Base() = 0;），你也必须为它提供一份实现（通常在类外定义）。这是因为派生类的析构函数会隐式调用基类的析构函数。

class AbstractBase {
public:virtual ~AbstractBase() = 0; // 纯虚析构函数声明
};
// 必须提供实现
AbstractBase::~AbstractBase() {// 实现代码（可以是空的）
}

一句话概括

虚函数是“你可以换掉我的实现”，而纯虚函数是“你必须提供你的实现”。