纯虚函数和抽象类

注意：

  • 多态实现的关键是虚函数表。（每一个有虚函数的类，在该类对象的内存的第一块就是存放的虚函数表的地址）
  • 在使用基类指针指向派生类对象时，需要将基类的析构函数添加virtual关键字，将其变为虚析构函数。（否则在删除基类指针指向的额派生类对象时，只会调用基类的析构函数，会造成内存泄漏）
  • 在抽象类的成员函数内部可以调用纯虚函数（多态），而在构造和析构函数内部不能调用纯虚函数（非多态，抽象类中的该函数无函数体，不可调用）

1.纯虚函数与抽象类

C++中的纯虚函数(或抽象函数)是我们没有实现的虚函数！我们只需声明它! 通过声明中赋值0来声明纯虚函数！

// 抽象类
Class A {
public: 
    virtual void show() = 0; // 纯虚函数
    /* Other members */
};
  • 纯虚函数：没有函数体的虚函数
  • 抽象类：包含纯虚函数的类

抽象类只能作为基类来派生新类使用，不能创建抽象类的对象,抽象类的指针和引用->由抽象类派生出来的类的对象！

代码样例：​​test.cpp​​、​​pure_virtual.cpp​​

2.实现抽象类

抽象类中：在成员函数内可以调用纯虚函数，在构造函数/析构函数内部不能使用纯虚函数。

如果一个类从抽象类派生而来，它必须实现了基类中的所有纯虚函数，才能成为非抽象类。

// A为抽象类
class A {
public:
    virtual void f() = 0;  // 纯虚函数
    void g(){ this->f(); }
    A(){}  // 构造函数
};

class B : public A{
public:
    void f(){ cout<<"B:f()"<<endl;}  // 实现了抽象类的纯虚函数
};

代码样例：​​abstract.cpp​​

3.重要点

  • ​​纯虚函数使一个类变成抽象类​​
// 抽象类至少包含一个纯虚函数
class Base{
public: 
    virtual void show() = 0; // 纯虚函数
    int getX() { return x; } // 普通成员函数

private:
     int x; 
};
  • ​​抽象类类型的指针和引用​​
class Derived : public Base { 
public: 
    void show() { cout << "In Derived \n"; } // 实现抽象类的纯虚函数
    Derived(){} // 构造函数
}; 

int main(void) 
{ 
    //Base b;  // error! 不能创建抽象类的对象
    //Base *b = new Base(); error!
    
    Base *bp = new Derived(); // 抽象类的指针和引用 -> 由抽象类派生出来的类的对象
    bp->show();
    return 0; 
}
  • ​​如果我们不在派生类中覆盖纯虚函数，那么派生类也会变成抽象类​​
// Derived为抽象类
class Derived: public Base 
{ 
public: 
//    void show() {}
};
  • ​​抽象类可以有构造函数​​
// 抽象类
class Base { 
    protected: 
        int x; 
    public: 
        virtual void fun() = 0; 
        Base(int i) { x = i; }  // 构造函数
}; 
// 派生类
class Derived: public Base 
{ 
    int y; 
public: 
    Derived(int i, int j) : Base(i) { y = j; } // 构造函数
    void fun() { cout << "x = " << x << ", y = " << y; }
};
  • ​​构造函数不能是虚函数，而析构函数可以是虚析构函数​​
// 抽象类
class Base  {
public:
    Base(){ cout << "Constructor: Base" << endl; }
    virtual ~Base(){ cout << "Destructor : Base" << endl; }
    
    virtual void func() = 0;
};

class Derived: public Base {
public:
    Derived(){ cout << "Constructor: Derived" << endl; }
    ~Derived(){ cout << "Destructor : Derived" << endl;}
    
    void func(){cout << "In Derived.func()." << endl;}
};

当基类指针指向派生类对象并删除对象时，我们可能希望调用适当的析构函数。
如果析构函数不是虚拟的，则只能调用基类析构函数。