abstract virtual 在 C++和C#中的比较

本文通过实例讲解了C++中virtual base class的概念及其解决多重继承时的二义性问题的方法,并介绍了抽象类的概念及如何通过纯虚函数来定义。同时对比了C#中virtual和abstract关键字的不同之处。

一年多前,我去面试一家印度公司,做C++的,待遇不错。其中一个题目是让我介绍 vitual base class, 我很久没看C++教材了,突然咯噔一下,这是个啥东东,好像很熟悉,但从来没用过,反正想不起来了。用本山大叔的话说,我啥时给你送过秋波啊,秋波是啥玩意儿?是啊, vitual base class 是啥玩意儿呢?

回家一翻书,原来如此。现在总结记录一下,“以免你忘记”(《马语者》)

virtual关键字在 C++ 和 C#中都能声明 virtual methods,这些methods在派生类中可以被重写。而abstract关键字是C#引入的,它用来声明不带函数体的virtual method,在C++种,这个工作也是由virtual关键字来做的,我们叫 pure virtual method。而包含了pure virtual method的类就被叫做 abstract class。另外,对这两个关键字,还有几个地方需要注意。

C++:

C++中,所有跟多态相关的事都是由virtual指定的。除了指定多态外,virtual还有两个特殊的用法:

Virtual base class

为解决多重继承时的二义性提出来的。简单的说就是,基类A有两派生类:B和C,然后D继承自B和C。这里有个问题,D里面有两份A,不仅浪费,而且问题很多。virtual base class就是为让D只有一份A的。使用方法是:

class B :virtual public A

class C :virtual public A

class D: public B, public C

Abstract class

任何含有pure virtual function的类都被称为abstract class. pure virtual funciton是指没有任何函数实现,同时函数有 ‘=0’标记,类似下面这个函数。

void virtual foo() = 0;

注意,与C#不同,在C++中,abstract不是一个关键字。

C#:

Virtual 关键字用来修饰properties 和 methods,表明继承类可以重写。跟C++比,这个关键字在C#中的作用减弱很多。在C++中,任何跟多态相关的声明都是virtual来做的。而在C#中,这种独裁的权力大部分被interface, abstract 分走了。

abstract 关键字可以修饰的比较多,包括 classes, methods, properties, indexers, 和 events.  这个关键字比较猛。这也是可以理解的,因为面向对象的思想主要就是定义一个类的门面的,这个从23种设计模式就可以看出来,而abstract就是干这个的,所谓生逢其时啊。

 

总结来说,在C++中只用virtual作为关键字,abstract只是包含pure virtual  methods的某一部分类的统称:abstract class。而在C#中,virtual,abstract都是关键字,abstract被明确出来,干的事情还是跟C++一样的。C#中没有多重继承,virtual base class也就没有必要了。

<think>嗯,用户现在想比较C、C++C#在面向对象编程方面的特点差异。先看看用户之前的对话历史,他之前已经问过面向对象编程的基本概念,然后现在又根据提供的引用资料,进一步想了解这三个语言的对比。 首先,我需要回忆这三个语言的基本特性。C语言是过程式编程,没有面向对象的特性。C++在C的基础上增加了面向对象,支持类、继承、多态等,同时保留了C的高效底层控制能力。C#则是微软开发的,更现代,完全面向对象,运行在.NET框架上,语法更简洁,但需要虚拟机环境。 然后用户提供的引用里提到,引用1比较C#C++的OOP特性,指出C#语法更简洁,而C++更灵活。引用2提到C++中的对象作为核心概念,引用3则介绍C#的历史易学性。这些资料需要整合到回答中,特别是对比部分。 接下来需要确定用户的需求。用户可能是一个正在学习编程的人,想了解不同C系语言的区别,或者在选择项目语言时需要参考它们的特性。因此,回答要结构清晰,对比明确,涵盖设计理念、语法、内存管理、应用场景等方面。 需要注意的是用户之前的回答中已经提到了OOP的四大原则,所以在对比时要结合这些原则,比如封装、继承、多态在各个语言中的实现方式。同时要指出C语言本身不支持OOP,而C++C#如何实现。 另外,用户可能希望了解各个语言的优缺点,比如性能、开发效率、平台依赖等。比如C++性能高但复杂,C#开发快但需要.NET环境,C语言高效但不支持OOP。 还要考虑引用中的信息,比如C#C++简化而来,语法更简洁,而C++提供了更多的控制。同时,C#适合WindowsWeb开发,而C++适合系统级游戏开发,C适合嵌入式等底层开发。 最后,生成相关问题时要引导用户深入探讨,比如设计模式的应用,跨平台开发,性能优化等。这有助于用户进一步学习。</think>#### C、C++C#的面向对象编程特性对比 --- ### **一、语言设计理念与定位** | **特性** | **C** | **C++** | **C#** | |-------------------|--------------------------------|-------------------------------|-------------------------------| | **范式** | 过程式编程 | 多范式(支持面向对象、泛型等) | 完全面向对象 | | **目标场景** | 系统级开发、嵌入式、硬件操作 | 高性能计算、游戏引擎、系统软件 | 企业级应用、Web开发、跨平台应用(.NET Core) | | **内存管理** | 手动管理(`malloc/free`) | 手动管理(支持RAII) | 自动垃圾回收(GC) | | **平台依赖** | 高度可移植 | 可移植性较好 | 依赖.NET运行时(跨平台需.NET Core) | --- ### **二、面向对象特性对比** #### 1. **类与对象** - **C**:无原生类与对象支持,需通过结构体(`struct`)函数指针模拟[^2]。 - **C++**:明确支持类(`class`),包含构造函数、析构函数、访问修饰符(`public/private/protected`)[^2]。 - **C#**:类为核心,支持属性(`get/set`)、索引器、事件等高级特性,语法更简洁[^1][^3]。 #### 2. **继承与多态** | **语言** | **继承方式** | **多态实现** | |----------|--------------------------|----------------------------------| | **C** | 无 | 无 | | **C++** | 单继承(支持虚函数) | 虚函数表(vtable)动态绑定 | | **C#** | 单继承(接口可多继承) | 虚方法(`virtual`)或接口实现 | - **示例对比**: ```cpp // C++多态(虚函数) class Animal { public: virtual void makeSound() { cout << "Animal sound"; } }; class Dog : public Animal { public: void makeSound() override { cout << "Woof"; } // 动态绑定 }; ``` ```csharp // C#多态(虚方法) public class Animal { public virtual void MakeSound() => Console.WriteLine("Animal sound"); } public class Dog : Animal { public override void MakeSound() => Console.WriteLine("Woof"); // 运行时多态 } ``` #### 3. **封装与访问控制** - **C**:无封装机制,结构体字段默认公开。 - **C++**:通过`public/private/protected`实现封装,支持友元类打破封装[^2]。 - **C#**:严格访问修饰符(如`private`、`internal`),属性封装更安全[^3]。 #### 4. **抽象与接口** - **C++**:纯虚函数(`virtual void func() = 0;`)定义抽象类。 - **C#**:`abstract`关键字定义抽象类,`interface`支持多继承[^1]。 --- ### **三、语法与开发效率** | **方面** | **C** | **C++** | **C#** | |----------------|----------------------|----------------------|-----------------------| | **语法复杂度** | 简单,但功能受限 | 复杂(模板、运算符重载) | 简洁(自动属性、LINQ) | | **内存安全** | 低(易内存泄漏) | 中等(依赖RAII) | 高(GC自动回收) | | **开发速度** | 慢(需手动管理细节) | 中等 | 快(丰富的库支持) | --- ### **四、典型应用场景** 1. **C**:操作系统内核(如Linux)、嵌入式系统、硬件驱动。 2. **C++**:游戏引擎(Unreal)、高频交易系统、图形渲染。 3. **C#**:企业级后台(ASP.NET)、跨平台桌面应用(MAUI)、Unity游戏开发。 --- ### **五、关键差异总结** | **对比维度** | **C** | **C++** | **C#** | |------------------|------------------|-----------------|-----------------| | **OOP支持** | 无 | 完善 | 完全面向对象 | | **性能** | 最高(贴近硬件) | 高(可控优化) | 中等(依赖JIT) | | **开发门槛** | 高 | 高 | 低 | | **生态系统** | 成熟但较旧 | 丰富(STL/Boost) | 强大(.NET库) | --- ### **代码示例对比** **C(模拟OOP)**: ```c typedef struct { int x, y; } Point; void move(Point* p, int dx, int dy) { p->x += dx; p->y += dy; } ``` **C++(原生OOP)**: ```cpp class Point { private: int x, y; public: void move(int dx, int dy) { x += dx; y += dy; } }; ``` **C#(高级封装)**: ```csharp public class Point { public int X { get; private set; } // 自动属性 public int Y { get; private set; } public void Move(int dx, int dy) => (X, Y) = (X+dx, Y+dy); } ``` --- ### **相关问题** 1. **C++的RAII机制如何提升内存安全性?** 2. **C#的垃圾回收机制是否会影响实时性要求高的应用?** 3. **如何用C语言模拟多态继承?** --- 通过对比可见,C适合底层控制,C++平衡性能与抽象,C#注重开发效率与安全性[^1][^2][^3]。
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