C++ 虚函数(virtual) 和纯虚函数(pure virtual) 的区别

Posted 2023-03-25 Dijkstra_Liu

在 C++ 中，虚函数（virtual function）是一个可以被子类重写的成员函数，而纯虚函数（pure virtual function）是一个在基类中声明的虚函数，但不会在基类中实现，而是要求派生类中实现的函数。

区别如下：

1. 虚函数是有实现的，而纯虚函数没有实现。虚函数在基类中有默认实现，子类可以重写它，也可以不重写，但纯虚函数必须在子类中实现。

2. 如果一个类中包含至少一个纯虚函数，那么这个类就是抽象类，不能直接实例化对象。而虚函数不会强制一个类成为抽象类。

3. 调用纯虚函数会导致链接错误，除非在派生类中实现该函数。而虚函数可以被调用，如果派生类没有重写该函数，将调用基类的实现。

4. 纯虚函数可以为接口提供一个规范，子类必须实现这些接口。而虚函数则允许子类通过重写来扩展或修改父类的实现。

5. 纯虚函数只能在抽象类中声明，而虚函数可以在任何类中声明

 

例如，考虑一个基类 Shape，它定义了一个纯虚函数 getArea()，用于计算形状的面积。Shape 类不能直接实例化，因为它是一个抽象类，没有提供 getArea() 函数的具体实现。相反，派生类如 Circle 和 Rectangle 必须实现 getArea() 函数以提供具体的实现，并且可以实例化对象。

class Shape 
public:
    virtual double getArea() = 0; // 纯虚函数
;

class Circle : public Shape 
public:
    Circle(double r) : radius(r) 
    double getArea()  return 3.14 * radius * radius; 

private:
    double radius;
;

class Rectangle : public Shape 
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) 
    double getArea()  return width * height; 

private:
    double width;
    double height;
;

int main() 
    // Shape s; 不能直接实例化
    Circle c(5);
    Rectangle r(4, 6);
    cout << "Circle area: " << c.getArea() << endl;
    cout << "Rectangle area: " << r.getArea() << endl;
    return 0;

 

 

下面定义了一个 Shape 类，它包含一个虚函数 getArea()，该函数计算图形的面积。Circle 和 Rectangle 类派生自 Shape 类，并重写 getArea() 函数以提供自己的具体实现

同时，因为是虚函数，因此Shape并不是抽象类，可以被实例化，并且其getArea()可以被调用：

#include <iostream>
using namespace std;

class Shape 
public:
    virtual double getArea() 
        cout << "Shape::getArea() called!" << endl;
        return 0;
    
;

class Circle : public Shape 
public:
    Circle(double r) : radius(r) 
    double getArea() 
        cout << "Circle::getArea() called!" << endl;
        return 3.14 * radius * radius;
    

private:
    double radius;
;

class Rectangle : public Shape 
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) 
    double getArea() 
        cout << "Rectangle::getArea() called!" << endl;
        return width * height;
    

private:
    double width;
    double height;
;

int main() 
    Shape* pShape = new Shape();
    Circle* pCircle = new Circle(5);
    Rectangle* pRect = new Rectangle(4, 6);

    pShape->getArea();
    pCircle->getArea();
    pRect->getArea();

    delete pShape;
    delete pCircle;
    delete pRect;

    return 0;