C++多态:纯虚函数和抽象类、虚析构和纯虚析构

1、纯虚函数和抽象类

在之前发布的博客《深度剖析C++中多态的原理》一文中已经提到了多态的概念,即不同的对象去完成某个行为时会产生不同的状态。因此在多态中,通常父类中虚函数的实现是毫无意义的,主要都是调用子类重写的函数,因此可以将虚函数改为纯虚函数。

纯虚函数语法:virtual 返回值类型 函数名 (参数列表)= 0 ;

抽象类就是指当一个类中有了纯虚函数或纯虚析构函数时(纯虚析构后面会有讲解),这个类就称作抽象类。抽象类有以下特点:

  1. 无法实例化对象(无论采用何种方式)
  2. 子类必须重写抽象类中的纯虚函数,否则也属于抽象类

 以下时代码示例,读者可自行运行查看

#include<iostream>
using namespace std;
class Base
{
public:
	virtual void func() = 0;
};
class Son :public Base
{
public:
	virtual void func()
	{
		cout << "func调用" << endl;
	};
};
void test01()
{
	//Base base;错误示例,抽象类无法实例化对象
	Base* base = NULL;
	//base 
### 纯虚函数抽象类的优势及应用场景 #### 1. **强制派生实现特定功能** 纯虚函数的存在使得基能够定义一个接口,而具体的实现由派生负责。这种方式可以确保所有派生都提供了某种特定的行为,从而增强了代码的一致性可靠性[^3]。 例如: ```cpp class Shape { public: virtual double area() const = 0; // 纯虚函数 }; class Circle : public Shape { private: double radius; public: Circle(double r) : radius(r) {} double area() const override { return 3.14 * radius * radius; } }; ``` 在此示例中,`Shape` 是一个抽象类,它规定了所有的具体形状(如圆形、矩形等)必须实现 `area()` 方法。这有助于开发者遵循统一的设计规范[^5]。 --- #### 2. **防止实例化抽象概念** 抽象类本身代表了一种高层次的通用概念,而不是可以直接使用的具体对象。通过设置至少一个纯虚函数,编译器会阻止创建该的实例,只允许其作为其他更具体型的基存在[^4]。 比如,在图形绘制系统里,“几何体”可能只是一个理论上的分名称,并不适合单独作为一个实体出现;相反,像三角形或者椭圆这样的子别才是有意义的实际单位[^1]。 --- #### 3. **促进多态性与灵活性** 借助于指向不同派生对象的指针或引用调用同一个名字的方法时,实际执行的是对应的具体版本的操作——这就是所谓的运行期多态现象。由于抽象基包含了若干待定细节的部分,所以非常适合用来建灵活可扩展的应用框架[^2]。 设想这样一个场景:我们需要编写一段程序来处理各种文件读取任务。如果采用普通的非拟继承模型,则每次新增一种新的文件格式处理器就需要修改现有源码甚至重整个体系结。但如果运用到带有纯虚函数机制的抽象基的话,则只需简单添加一个新的派生即可满足需求变化的要求。 --- #### 4. **简化接口设计** 对于那些仅仅希望暴露某些核心服务能力却不关心内部状态表示的语言组件来说,利用全是由成的所谓“接口”,往往可以让整体设计方案变得更加清晰简洁明了[^5]。 举个简单的例子: ```cpp class IStreamable { public: virtual void write(const char*) = 0; virtual size_t read(char*, size_t) = 0; protected: ~IStreamable() {} // 防止外部直接销毁接口 }; ``` 这里展示了一个典型的输入输出流控制协议样貌。任何想要兼容这套标准的人都只需要按照既定规则去填充相应的内容就可以了,根本不用再去思考底层到底采用了什么样的存储媒介或者是传输通道之的东西[^4]。 --- ### 应用场景总结 - 当需要定义一组共同行为但又不想限定其实现细节的时候; - 建立大型软件项目的初步蓝图阶段,先勾勒出各个主要模块之间交互的方式再逐步完善各自的功能单元; - 设计插件式架的产品线解决方案过程中,预先规划好第三方贡献者应该遵守的技术契约文档; - 建跨平台工具链环境下的适配层中间件服务端口映射关系表等等场合都非常适用引入纯虚函数以及依托它们形成的抽象基技术思路来进行开发实践工作。 ---
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