參考來(lái)源:知乎
定義一個(gè)函數(shù)為虛函數(shù),不代表函數(shù)為不被實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。
定義他為虛函數(shù)是為了允許用基類(lèi)的指針來(lái)調(diào)用子類(lèi)的這個(gè)函數(shù)。
定義一個(gè)函數(shù)為純虛函數(shù),才代表函數(shù)沒(méi)有被實(shí)現(xiàn)。
定義純虛函數(shù)是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口,起到一個(gè)規(guī)范的作用,規(guī)范繼承這個(gè)類(lèi)的程序員必須實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)。舉個(gè)栗子:
假設(shè)我們有下面的類(lèi)層次:
class Animal
{
public:
virtual void eat()
{
cout<<"i eat like animals."<<endl;
}
};
class Dog:public Animal
{
public:
void eat()
{
cout<<"i eat like a dog."<<endl;
}
};
int main(void)
{
Animal *a = new Dog();
a->eat(); // 在這里,a雖然是指向Animal的指針,但是被調(diào)函數(shù)`eat()`卻是`Dog`的! 。
return 0;
}
這個(gè)例子是虛函數(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用,通過(guò)這個(gè)例子,也許你就對(duì)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(dòng)態(tài)聯(lián)編”上,函數(shù)的調(diào)用并不是在編譯時(shí)刻被確定的,而是在運(yùn)行時(shí)刻被確定的。由于編寫(xiě)代碼的時(shí)候并不能確定被調(diào)用的是基類(lèi)的函數(shù)還是哪個(gè)派生類(lèi)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(lái)達(dá)到多態(tài)的效果。
C++純虛函數(shù)
定義
純虛函數(shù)是在基類(lèi)中聲明的虛函數(shù),它在基類(lèi)中沒(méi)有定義,但要求任何派生類(lèi)都要定義自己的實(shí)現(xiàn)方法。將函數(shù)定義為純虛函數(shù)的方式如下(后面多了個(gè) =0):
virtual ReturnType Function() = 0;
引入原因
1、為了方便使用多態(tài)特性,我們常常需要在基類(lèi)中定義虛擬函數(shù)。
2、在很多情況下,基類(lèi)本身生成對(duì)象是不合情理的。例如,動(dòng)物作為一個(gè)基類(lèi)可以派生出老虎、孔雀等子類(lèi),但動(dòng)物本身生成對(duì)象明顯不合常理。
為了解決上述問(wèn)題,引入了純虛函數(shù)的概念,
只要在基類(lèi)中定義了純虛函數(shù),則編譯器要求在其派生類(lèi)中必須予以重寫(xiě)以實(shí)現(xiàn)多態(tài)性。含有純虛函數(shù)的類(lèi)稱(chēng)為抽象類(lèi),抽象類(lèi)它不能生成對(duì)象。
這樣就很好地解決了上述兩個(gè)問(wèn)題。聲明了純虛函數(shù)的類(lèi)是一個(gè)抽象類(lèi)。所以,用戶(hù)不能創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例,只能創(chuàng)建它的派生類(lèi)的實(shí)例。純虛函數(shù)最顯著的特征是:它們必須在子類(lèi)中重新聲明(不要后面的=0,否則該派生類(lèi)也不能實(shí)例化),而且它們?cè)诔橄箢?lèi)中沒(méi)有定義。
定義純虛函數(shù)的目的在于,使派生類(lèi)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(lèi)對(duì)象(主要是派生類(lèi)對(duì)象)都可以執(zhí)行純虛函數(shù)的動(dòng)作,但類(lèi)無(wú)法為純虛函數(shù)提供一個(gè)合理的缺省實(shí)現(xiàn)。所以類(lèi)純虛函數(shù)的聲明就是在告訴子類(lèi)的設(shè)計(jì)者,“你必須提供一個(gè)純虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn),但我不知道你會(huì)怎樣實(shí)現(xiàn)它”。
抽象類(lèi)的介紹
抽象類(lèi)是一種特殊的類(lèi),它是為了抽象和設(shè)計(jì)的目的為建立的,它處于繼承層次結(jié)構(gòu)的較上層。
抽象類(lèi)的定義: 稱(chēng)帶有純虛函數(shù)的類(lèi)為抽象類(lèi)。
抽象類(lèi)的作用:抽象類(lèi)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(gè)繼承層次結(jié)構(gòu)中,由它來(lái)為派生類(lèi)提供一個(gè)公共的根,派生類(lèi)將具體實(shí)現(xiàn)在其基類(lèi)中作為接口的操作。所以派生類(lèi)實(shí)際上刻畫(huà)了一組子類(lèi)的操作接口的通用語(yǔ)義,這些語(yǔ)義也傳給子類(lèi),子類(lèi)可以具體實(shí)現(xiàn)這些語(yǔ)義,也可以再將這些語(yǔ)義傳給自己的子類(lèi)。
使用抽象類(lèi)時(shí)注意:
? 抽象類(lèi)只能作為基類(lèi)來(lái)使用,其純虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)由派生類(lèi)給出。如果派生類(lèi)中沒(méi)有重新定義純虛函數(shù),而只是繼承基類(lèi)的純虛函數(shù),則這個(gè)派生類(lèi)仍然還是一個(gè)抽象類(lèi)。如果派生類(lèi)中給出了基類(lèi)純虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn),則該派生類(lèi)就不再是抽象類(lèi)了,它是一個(gè)可以建立對(duì)象的具體的類(lèi)。
? 抽象類(lèi)是不能定義對(duì)象的。
總結(jié):
1、純虛函數(shù)聲明如下: virtual void funtion1()=0; 純虛函數(shù)一定沒(méi)有定義,純虛函數(shù)用來(lái)規(guī)范派生類(lèi)的行為,即接口。包含純虛函數(shù)的類(lèi)是抽象類(lèi),抽象類(lèi)不能定義實(shí)例,但可以聲明指向?qū)崿F(xiàn)該抽象類(lèi)的具體類(lèi)的指針或引用。
2、虛函數(shù)聲明如下:virtual ReturnType FunctionName(Parameter);虛函數(shù)必須實(shí)現(xiàn),如果不實(shí)現(xiàn),編譯器將報(bào)錯(cuò),錯(cuò)誤提示為:error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)"
3、對(duì)于虛函數(shù)來(lái)說(shuō),父類(lèi)和子類(lèi)都有各自的版本。由多態(tài)方式調(diào)用的時(shí)候動(dòng)態(tài)綁定。
4、實(shí)現(xiàn)了純虛函數(shù)的子類(lèi),該純虛函數(shù)在子類(lèi)中就編程了虛函數(shù),子類(lèi)的子類(lèi)即孫子類(lèi)可以覆蓋該虛函數(shù),由多態(tài)方式調(diào)用的時(shí)候動(dòng)態(tài)綁定。
5、虛函數(shù)是C++中用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)(polymorphism)的機(jī)制。核心理念就是通過(guò)基類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)派生類(lèi)定義的函數(shù)。
6、在有動(dòng)態(tài)分配堆上內(nèi)存的時(shí)候,析構(gòu)函數(shù)必須是虛函數(shù),但沒(méi)有必要是純虛的。7、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(guò)讓友元函數(shù)調(diào)用虛擬成員函數(shù)來(lái)解決友元的虛擬問(wèn)題。
8、析構(gòu)函數(shù)應(yīng)當(dāng)是虛函數(shù),將調(diào)用相應(yīng)對(duì)象類(lèi)型的析構(gòu)函數(shù),因此,如果指針指向的是子類(lèi)對(duì)象,將調(diào)用子類(lèi)的析構(gòu)函數(shù),然后自動(dòng)調(diào)用基類(lèi)的析構(gòu)函數(shù)。有純虛函數(shù)的類(lèi)是抽象類(lèi),不能生成對(duì)象,只能派生。他派生的類(lèi)的純虛函數(shù)沒(méi)有被改寫(xiě),那么,它的派生類(lèi)還是個(gè)抽象類(lèi)。定義純虛函數(shù)就是為了讓基類(lèi)不可實(shí)例化化因?yàn)閷?shí)例化這樣的抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本身并沒(méi)有意義。或者給出實(shí)現(xiàn)也沒(méi)有意義。實(shí)際上我個(gè)人認(rèn)為純虛函數(shù)的引入,是出于兩個(gè)目的1、為了安全,因?yàn)楸苊馊魏涡枰鞔_但是因?yàn)椴恍⌒亩鴮?dǎo)致的未知的結(jié)果,提醒子類(lèi)去做應(yīng)做的實(shí)現(xiàn)。2、為了效率,不是程序執(zhí)行的效率,而是為了編碼的效率。
最后引用別人的一段生動(dòng)形象的解釋?zhuān)?br>
上帝是一個(gè)程序員,創(chuàng)造了動(dòng)物(基類(lèi)),給予了動(dòng)物吃飯,睡覺(jué),叫喚等通用功能。(封裝)只指定了平均睡覺(jué)八小時(shí)(虛函數(shù)),其中沒(méi)有指定具體的吃飯,叫喚的行為。(純虛函數(shù))然后細(xì)分一下,動(dòng)物有貓狗羊和人。(繼承)人類(lèi)明確它們物種的時(shí)候(明確類(lèi)型的派生類(lèi)指針)貓吃魚(yú) 狗吃肉 羊吃草貓喵喵 狗汪汪 羊咩咩(多態(tài) 同名覆蓋)一切都如此順理成章。突然人發(fā)現(xiàn)一只動(dòng)物!這只是什么呢?誒?這貨不知道是啥!只能用"動(dòng)物"來(lái)稱(chēng)呼他!(基類(lèi)指針指向子類(lèi)對(duì)象)當(dāng)沒(méi)有虛函數(shù)的時(shí)候,人類(lèi)發(fā)現(xiàn)這只動(dòng)物不會(huì)叫也不會(huì)吃!因?yàn)樗緵](méi)有這樣的實(shí)現(xiàn)!(注意 真正編程上如果派生類(lèi)不對(duì)純虛函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)將無(wú)法通過(guò)編譯)有了虛函數(shù),讓那只動(dòng)物"吃",發(fā)現(xiàn)他吃草!于是捅一下這只動(dòng)物,發(fā)現(xiàn)它會(huì) 哞哞叫!于是得知這是一頭牛!可以吃!于是人類(lèi)就把它吃掉了。總結(jié):虛函數(shù)目的是在用基類(lèi)指針指向派生類(lèi)的時(shí)候還能正確調(diào)用派生的實(shí)現(xiàn)。