C++虚函数与纯虚函数的区别

小蓝 • 2024-11-30 09:09 • 编程

一、虚函数的基本概念

虚函数是C++中用于实现多态的机制之一，它能够让我们在基类中定义函数，而在派生类中进行重写，让程序在运行时根据对象所属的实际类型来调用相应的函数。

C++的虚函数的应用场景主要在于，我们定义一个基类，然后在派生类中重写相应的虚函数，可以使得程序能够更加灵活，根据具体的需求来调用不同的函数。比如，在一个动物类中定义虚函数eat()和sleep()，然后在派生类中定义不同类型的动物比如狗类和猫类，并分别实现eat()和sleep()函数，就可以根据实际需要来使用这些函数了。

虚函数的定义：在基类中的虚函数，可以在其后面添加关键字virtual，表示这是一个虚函数。

    class Animal {
    public:
        virtual void eat();
        virtual void sleep();
    };

二、纯虚函数的定义

纯虚函数是一种没有实现的虚函数。在基类中定义一个纯虚函数，其语法与虚函数基本相同，但是在函数的后面加上了＝0。

定义纯虚函数的主要目的是为了让派生类必须实现这个函数，为了达到这个目的，我们不能在声明的时候直接将纯虚函数赋值为0，只能在具体的派生类中实现这个函数。如果某个派生类没有实现这个纯虚函数，那么该派生类也会变成抽象类，无法实例化。

纯虚函数的定义：

    class Animal {
    public:
        virtual void eat() = 0;
        virtual void sleep() = 0;
    };

三、虚函数与纯虚函数的区别

1. 虚函数与纯虚函数的定义方式不同

虚函数的定义在函数的声明中添加virtual关键字即可，而定义一个纯虚函数在函数声明后面加上=0

    // 定义虚函数
    virtual void eat();
    
    // 定义纯虚函数
    virtual void eat() = 0;

2. 纯虚函数是抽象类的标记

对于含有纯虚函数的类，称为抽象类。在抽象类中，由于没有实现纯虚函数，所以无法创建该抽象类的实例。

虚函数不需要被实现，可以被覆盖或不被覆盖。

    class Animal {
    public:
        virtual void eat() = 0; // 纯虚函数
        virtual void sleep(); // 虚函数
    };

3. 实现方式不同

派生类中对于纯虚函数和虚函数的实现方式都是不一样的。纯虚函数必须在派生类中被实现，而虚函数可选择是否实现。否则，当该虚函数被调用时，将会执行基类的版本。

    class Dog : public Animal {
    public:
        virtual void eat() {
            // 狗类的具体实现
        }
        virtual void sleep() {
            // 狗类的具体实现
        }
    };

4. 区别体现在内存布局上

虚函数会为每个包含虚函数的对象添加一个虚函数表指针，指向一个全局的虚函数表（Virtual Table），维护虚函数指针及其所指向的函数的关系。

而对于纯虚函数来说，虚函数表中没有其对应的函数地址，只是一个空指针，这也是纯虚函数无法被直接调用的原因。

四、总结

在实际应用中，虚函数和纯虚函数都有各自的优劣。虚函数能够提供默认实现，不完全由派生类重写，而纯虚函数则能够确保派生类实现了该函数，让程序更加稳定。我们应该根据具体需求来选择使用哪种方式。

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