C++虛函數與純虛函數的區別

一、虛函數的基本概念

虛函數是C++中用於實現多態的機制之一，它能夠讓我們在基類中定義函數，而在派生類中進行重寫，讓程序在運行時根據對象所屬的實際類型來調用相應的函數。

C++的虛函數的應用場景主要在於，我們定義一個基類，然後在派生類中重寫相應的虛函數，可以使得程序能夠更加靈活，根據具體的需求來調用不同的函數。比如，在一個動物類中定義虛函數eat()和sleep()，然後在派生類中定義不同類型的動物比如狗類和貓類，並分別實現eat()和sleep()函數，就可以根據實際需要來使用這些函數了。

虛函數的定義：在基類中的虛函數，可以在其後面添加關鍵字virtual，表示這是一個虛函數。

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

二、純虛函數的定義

純虛函數是一種沒有實現的虛函數。在基類中定義一個純虛函數，其語法與虛函數基本相同，但是在函數的後面加上了＝0。

定義純虛函數的主要目的是為了讓派生類必須實現這個函數，為了達到這個目的，我們不能在聲明的時候直接將純虛函數賦值為0，只能在具體的派生類中實現這個函數。如果某個派生類沒有實現這個純虛函數，那麼該派生類也會變成抽象類，無法實例化。

純虛函數的定義：

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

三、虛函數與純虛函數的區別

1. 虛函數與純虛函數的定義方式不同

虛函數的定義在函數的聲明中添加virtual關鍵字即可，而定義一個純虛函數在函數聲明後面加上=0

    // 定義虛函數
    virtual void eat();
    
    // 定義純虛函數
    virtual void eat() = 0;

2. 純虛函數是抽象類的標記

對於含有純虛函數的類，稱為抽象類。在抽象類中，由於沒有實現純虛函數，所以無法創建該抽象類的實例。

虛函數不需要被實現，可以被覆蓋或不被覆蓋。

    class Animal {
    public:
        virtual void eat() = 0; // 純虛函數
        virtual void sleep(); // 虛函數
    };

3. 實現方式不同

派生類中對於純虛函數和虛函數的實現方式都是不一樣的。純虛函數必須在派生類中被實現，而虛函數可選擇是否實現。否則，當該虛函數被調用時，將會執行基類的版本。

    class Dog : public Animal {
    public:
        virtual void eat() {
            // 狗類的具體實現
        }
        virtual void sleep() {
            // 狗類的具體實現
        }
    };

4. 區別體現在內存布局上

虛函數會為每個包含虛函數的對象添加一個虛函數表指針，指向一個全局的虛函數表（Virtual Table），維護虛函數指針及其所指向的函數的關係。

而對於純虛函數來說，虛函數表中沒有其對應的函數地址，只是一個空指針，這也是純虛函數無法被直接調用的原因。

四、總結

在實際應用中，虛函數和純虛函數都有各自的優劣。虛函數能夠提供默認實現，不完全由派生類重寫，而純虛函數則能夠確保派生類實現了該函數，讓程序更加穩定。我們應該根據具體需求來選擇使用哪種方式。