C中的纯虚拟功能

纯虚函数是C 中用于定义抽象类和接口的关键机制，其核心作用在于强制派生类实现特定方法。1. 纯虚函数通过virtual void func() = 0;声明，未提供实现，使所在类成为抽象类，不可实例化；2. 它用于模拟接口，确保子类必须重写该方法，如图形库中Shape基类的draw()；3. 支持运行时多态，允许基类指针调用不同子类的实现；4. 抽象类虽不能创建对象，但可包含构造函数、成员变量及已实现的普通函数；5. 派生类若未完全实现所有纯虚函数，也将成为抽象类；6. 特殊情况下，纯虚函数可提供默认实现，供派生类显式调用或覆盖，用于统一逻辑处理。掌握纯虚函数有助于构建灵活且可扩展的面向对象系统。

纯虚函数（Pure Virtual Function）在 C 中是一个非常关键的概念，它不仅是实现接口的基础，也是面向对象编程中多态的核心。如果你看到一个类里有 virtual void func() = 0; 这样的写法，那就是一个纯虚函数。

简单来说，纯虚函数就是一个没有实现的虚函数，它强制派生类去实现这个函数。定义了纯虚函数的类就变成了抽象类（Abstract Class），不能直接实例化对象。

下面从几个角度来说明纯虚函数的用途、使用方法以及常见问题。

纯虚函数的作用：定义接口

C 中没有“接口”这个关键字（像 Java 那样），但可以通过包含纯虚函数的类来模拟接口的功能。

• 让子类必须实现某些方法
  比如你设计一个图形库，有一个基类 Shape，它有 draw() 方法。你不希望用户直接创建 Shape 对象，而是让他们继承并实现自己的 draw() 方法。

  

• 实现运行时多态
  有了虚函数机制和纯虚函数，你可以用基类指针指向不同的子类对象，调用相同的函数名却执行不同的逻辑。

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0; // 纯虚函数
};

抽象类的特点：不能实例化

一旦一个类中有至少一个纯虚函数，它就变成了抽象类。

• 不能直接创建对象
  例如 Shape s; 是非法的，会报错。

• 可以有构造函数和成员变量
  抽象类并不是完全空的，它可以提供一些公共的数据或初始化逻辑。

• 可以有已实现的普通虚函数或其他成员函数

class Animal {
public:
    virtual void speak() = 0; // 纯虚函数
    void breathe() { cout << "Breathing..." << endl; } // 普通函数
};

如何正确实现纯虚函数

当你从抽象类派生子类时，必须重写所有未实现的纯虚函数，否则子类也会变成抽象类。

比如：

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "Drawing a circle." << endl;
    }
};

如果忘记实现某个纯虚函数：

class Rectangle : public Shape {
    // 没有实现 draw()
};

那 Rectangle 就依然是抽象类，无法实例化。

特殊情况：纯虚函数可以有实现吗？

很多人以为纯虚函数一定没有实现，其实不然。

纯虚函数是可以有实现的，只是它依然会让类变成抽象类。这种做法通常用于提供默认实现，同时又强制子类必须显式调用它或者覆盖它。

比如：

class Base {
public:
    virtual void foo() = 0;
};

void Base::foo() {
    cout << "Base's implementation of foo" << endl;
}

然后子类可以这样调用：

void Derived::foo() {
    Base::foo(); // 调用父类的实现
    cout << "Derived additional logic" << endl;
}

这种方式在实际项目中有时会被用来做统一的日志、资源释放等操作。

基本上就这些。纯虚函数是构建可扩展系统的重要工具，虽然语法看起来简单，但背后承载的设计思想很深刻。理解好它，对掌握 C 的面向对象特性很有帮助。

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