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C++語言為我們提供了一種語法結(jié)構(gòu),通過它可以指明一個虛擬函數(shù)只是提供了一個可被子類型改寫的接口。但是,它本身并不能通過虛擬機制被調(diào)用,這就是純虛擬函數(shù)(pure virtual function)。

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首先:強調(diào)一個概念
定義一個函數(shù)為虛函數(shù),不代表函數(shù)為不被實現(xiàn)的函數(shù)。
定義他為虛函數(shù)是為了允許用基類的指針來調(diào)用子類的這個函數(shù)。
定義一個函數(shù)為純虛函數(shù),才代表函數(shù)沒有被實現(xiàn)。
定義純虛函數(shù)是為了實現(xiàn)一個接口,起到一個規(guī)范的作用,規(guī)范繼承這個類的程序員必須實現(xiàn)這個函數(shù)。
簡介
假設(shè)我們有下面的類層次:
實例
class A
{
public:
virtual void foo()
{
cout"A::foo() is called"
return 0; }
這個例子是虛函數(shù)的一個典型應(yīng)用,通過這個例子,也許你就對虛函數(shù)有了一些概念。它虛就虛在所謂”推遲聯(lián)編”或者”動態(tài)聯(lián)編”上,一個類函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時刻被確定的,而是在運行時刻被確定的。由于編寫代碼的時候并不能確定被調(diào)用的是基類的函數(shù)還是哪個派生類的函數(shù),所以被成為”虛”函數(shù)。
虛函數(shù)只能借助于指針或者引用來達到多態(tài)的效果。
C++純虛函數(shù)
定義
純虛函數(shù)是在基類中聲明的虛函數(shù),它在基類中沒有定義,但要求任何派生類都要定義自己的實現(xiàn)方法。在基類中實現(xiàn)純虛函數(shù)的方法是在函數(shù)原型后加 =0:
virtual void funtion1()=0
引入原因
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為了方便使用多態(tài)特性,我們常常需要在基類中定義虛擬函數(shù)。
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在很多情況下,基類本身生成對象是不合情理的。例如,動物作為一個基類可以派生出老虎、孔雀等子類,但動物本身生成對象明顯不合常理。
為了解決上述問題,引入了純虛函數(shù)的概念,將函數(shù)定義為純虛函數(shù)(方法:virtual ReturnType Function()= 0;),則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實現(xiàn)多態(tài)性。同時含有純虛擬函數(shù)的類稱為抽象類,它不能生成對象。這樣就很好地解決了上述兩個問題。
聲明了純虛函數(shù)的類是一個抽象類。所以,用戶不能創(chuàng)建類的實例,只能創(chuàng)建它的派生類的實例。
純虛函數(shù)最顯著的特征是:它們必須在繼承類中重新聲明函數(shù)(不要后面的=0,否則該派生類也不能實例化),而且它們在抽象類中往往沒有定義。
定義純虛函數(shù)的目的在于,使派生類僅僅只是繼承函數(shù)的接口。
純虛函數(shù)的意義,讓所有的類對象(主要是派生類對象)都可以執(zhí)行純虛函數(shù)的動作,但類無法為純虛函數(shù)提供一個合理的默認實現(xiàn)。所以類純虛函數(shù)的聲明就是在告訴子類的設(shè)計者,”你必須提供一個純虛函數(shù)的實現(xiàn),但我不知道你會怎樣實現(xiàn)它”。
抽象類的介紹
抽象類是一種特殊的類,它是為了抽象和設(shè)計的目的為建立的,它處于繼承層次結(jié)構(gòu)的較上層。
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抽象類的定義: 稱帶有純虛函數(shù)的類為抽象類。
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抽象類的作用: 抽象類的主要作用是將有關(guān)的操作作為結(jié)果接口組織在一個繼承層次結(jié)構(gòu)中,由它來為派生類提供一個公共的根,派生類將具體實現(xiàn)在其基類中作為接口的操作。所以派生類實際上刻畫了一組子類的操作接口的通用語義,這些語義也傳給子類,子類可以具體實現(xiàn)這些語義,也可以再將這些語義傳給自己的子類。
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使用抽象類時注意:
抽象類只能作為基類來使用,其純虛函數(shù)的實現(xiàn)由派生類給出。如果派生類中沒有重新定義純虛函數(shù),而只是繼承基類的純虛函數(shù),則這個派生類仍然還是一個抽象類。如果派生類中給出了基類純虛函數(shù)的實現(xiàn),則該派生類就不再是抽象類了,它是一個可以建立對象的具體的類。
抽象類是不能定義對象的。
總結(jié)
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純虛函數(shù)聲明如下: virtual void funtion1()=0; 純虛函數(shù)一定沒有定義,純虛函數(shù)用來規(guī)范派生類的行為,即接口。包含純虛函數(shù)的類是抽象類,抽象類不能定義實例,但可以聲明指向?qū)崿F(xiàn)該抽象類的具體類的指針或引用。
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虛函數(shù)聲明如下:
virtual ReturnType FunctionName(Parameter)
虛函數(shù)必須實現(xiàn),如果不實現(xiàn),編譯器將報錯,錯誤提示為:
error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)" -
對于虛函數(shù)來說,父類和子類都有各自的版本。由多態(tài)方式調(diào)用的時候動態(tài)綁定。
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實現(xiàn)了純虛函數(shù)的子類,該純虛函數(shù)在子類中就編程了虛函數(shù),子類的子類即孫子類可以覆蓋該虛函數(shù),由多態(tài)方式調(diào)用的時候動態(tài)綁定。
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虛函數(shù)是C++中用于實現(xiàn)多態(tài)(polymorphism)的機制。核心理念就是通過基類訪問派生類定義的函數(shù)。
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在有動態(tài)分配堆上內(nèi)存的時候,析構(gòu)函數(shù)必須是虛函數(shù),但沒有必要是純虛的。
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友元不是成員函數(shù),只有成員函數(shù)才可以是虛擬的,因此友元不能是虛擬函數(shù)。但可以通過讓友元函數(shù)調(diào)用虛擬成員函數(shù)來解決友元的虛擬問題。
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析構(gòu)函數(shù)應(yīng)當(dāng)是虛函數(shù),將調(diào)用相應(yīng)對象類型的析構(gòu)函數(shù),因此,如果指針指向的是子類對象,將調(diào)用子類的析構(gòu)函數(shù),然后自動調(diào)用基類的析構(gòu)函數(shù)。
有純虛函數(shù)的類是抽象類,不能生成對象,只能派生。他派生的類的純虛函數(shù)沒有被改寫,那么,它的派生類還是個抽象類。
定義純虛函數(shù)就是為了讓基類不可實例化化,因為實例化這樣的抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身并沒有意義,或者給出實現(xiàn)也沒有意義。
實際上我個人認為純虛函數(shù)的引入,是出于兩個目的:
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為了安全,因為避免任何需要明確但是因為不小心而導(dǎo)致的未知的結(jié)果,提醒子類去做應(yīng)做的實現(xiàn)。
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為了效率,不是程序執(zhí)行的效率,而是為了編碼的效率。
新聞名稱:詳解C++純虛函數(shù)
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