C++语言基础(13)-抽象类和纯虚函数

时间：2021-07-11 19:22:49

一.基本语法

在C++中，可以将虚函数声明为纯虚函数，语法格式为：

virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = ;

纯虚函数没有函数体，只有函数声明，在虚函数声明的结尾加上=0，表明此函数为纯虚函数。

最后的=0并不表示函数返回值为0，它只起形式上的作用，告诉编译系统“这是纯虚函数”。

包含纯虚函数的类称为抽象类（Abstract Class）。之所以说它抽象，是因为它无法实例化，也就是无法创建对象。原因很明显，纯虚函数没有函数体，不是完整的函数，无法调用，也无法为其分配内存空间。

抽象类通常是作为基类，让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现纯虚函数才能被实例化。

二.使用方法

#include <iostream>

using namespace std;

//线

class Line{

public:

    Line(float len);

    virtual float area() = ;         // 纯虚函数
virtual float volume() = ;       // 纯虚函数
protected:

    float m_len;

};

Line::Line(float len): m_len(len){ }

//矩形

class Rec: public Line{

public:

    Rec(float len, float width);

    float area();

protected:

    float m_width;

};

Rec::Rec(float len, float width): Line(len), m_width(width){ }

float Rec::area(){ return m_len * m_width; }

//长方体

class Cuboid: public Rec{

public:

    Cuboid(float len, float width, float height);

    float area();

    float volume();

protected:

    float m_height;

};

Cuboid::Cuboid(float len, float width, float height): Rec(len, width), m_height(height){ }

float Cuboid::area(){ return  * ( m_len*m_width + m_len*m_height + m_width*m_height); }

float Cuboid::volume(){ return m_len * m_width * m_height; }

//正方体

class Cube: public Cuboid{

public:

    Cube(float len);

    float area();

    float volume();

};

Cube::Cube(float len): Cuboid(len, len, len){ }

float Cube::area(){ return  * m_len * m_len; }

float Cube::volume(){ return m_len * m_len * m_len; }

int main(){

    Line *p = new Cuboid(, , );

    cout<<"The area of Cuboid is "<<p->area()<<endl;

    cout<<"The volume of Cuboid is "<<p->volume()<<endl;

    p = new Cube();

    cout<<"The area of Cube is "<<p->area()<<endl;

    cout<<"The volume of Cube is "<<p->volume()<<endl;

    return ;

}

运行结果：
The area of Cuboid is 2200
The volume of Cuboid is 6000
The area of Cube is 1350
The volume of Cube is 3375

本例中定义了四个类，它们的继承关系为：Line --> Rec --> Cuboid --> Cube。

Line 是一个抽象类，也是最顶层的基类，在 Line 类中定义了两个纯虚函数 area() 和 volume()。

在 Rec 类中，实现了 area() 函数；所谓实现，就是定义了纯虚函数的函数体。但这时 Rec 仍不能被实例化，因为它没有实现继承来的 volume() 函数，volume() 仍然是纯虚函数，所以 Rec 也仍然是抽象类。

直到 Cuboid 类，才实现了 volume() 函数，才是一个完整的类，才可以被实例化。

抽象类主要有以下两个用途：

1.定义一个抽象基类，只完成部分功能，未完成的功能交给子类去实现。

2.抽象基类除了约束派生类的功能，还可以实现多态。请注意第 51 行代码，指针 p 的类型是 Line，但是它却可以访问派生类中的 area() 和 volume() 函数，正是由于在 Line 类中将这两个函数定义为纯虚函数；如果不这样做，51 行后面的代码都是错误的。

关于纯虚函数的其它说明：

1.一个纯虚函数就可以使类成为抽象基类，但是抽象基类中除了包含纯虚函数外，还可以包含其它的成员函数（虚函数或普通函数）和成员变量。

2.只有类中的虚函数才能被声明为纯虚函数，普通成员函数和顶层函数均不能声明为纯虚函数。如下例所示：

//顶层函数不能被声明为纯虚函数

void fun() = ;   //compile error

class base{

public :

    //普通成员函数不能被声明为纯虚函数

    void display() = ;  //compile error

};

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