C++纯虚函数

Posted 2023-03-02 Linux编程学堂

3 纯虚函数与抽象类

3.1 纯虚函数

假设我们要设计一个动物信息管理系统，那么，可以构建一个动物基类，命名为animal类。然后，要定义的其他的动物类，就可以继承于animal类。

那么，动物有饮食、休眠、运动等行为，这些行为我们可以封装成一个函数。这些函数在基类animal中不定义函数，要求在派生类在定义。那么，应该怎么样操作？

就是说，基类animal把一个动物的属性和行为都定义好，然后，派生类根据自己派生的动物，再定义不同的属性和行为。例如，派生类fish鱼的运动函数，是游泳。派生类cat小猫的运动函数是爬树。那么，基类只需要提供函数的声明，派生类再定义函数的具体实现。基类中的这些函数，我们可以称为：接口函数。

所以，基类声明接口函数，派生类实现接口函数。

在C++中，实现这种接口函数，就是把函数声明为“纯虚函数”。纯虚函数是在声明函数的时候，被“初始化为0”的函数。声明纯虚函数的一般形式如下：

virtual 函数名返回类型 函数名（参数列表）= 0；

声明纯虚函数有如下几点注意：

(1) 纯虚函数没有函数体；

(2) 最后面的“= 0”并不表示函数返回值为0，它只是形式上的作用。告诉编译系统“这是纯虚函数”。

(3) 这是一个声明语句，最后应有分号。

纯虚函数只有函数的名字而不具备函数的功能，不能被调用。它只是通知编译系统：“在这里声明一个虚函数，留给派生类定义”。在派生类中对此函数定义后，它才能具备函数的功能，可以被调用。

如果在一个类中声明了纯虚函数，而在其派生类中没有对该函数定义，则该虚函数在派生类中仍然为纯虚函数。如下是一个程序测试例子：

程序运行结果如下：

可以看到，程序运行逻辑正确。定义了dog对象，然后，销毁对象的时候，调用了dog的析构函数，再调用dog继承的基类animal的析构函数。

在基类animal中声明了纯虚函数：

virtual void sleep(void) = 0;

virtual void run(void) = 0;

此时，相当于定义了sleep(), run()接口函数。然后，在派生类dog中定义这些接口函数。这些接口是一种“虚函数”。所以，通过基类指针动态访问派生类的虚函数。

所以，定义一个基类animal指针对象pa，指向派生类dog对象。然后，通过基类指针pa访问派生类对象的run()等函数。最终，调用的是派生类实现的接口函数。