C++语言基础(13)-抽象类和纯虚函数
一.基本语法
在C++中,可以将虚函数声明为纯虚函数,语法格式为:
virtual 返回值类型 函数名 (函数参数) = 0;
纯虚函数没有函数体,只有函数声明,在虚函数声明的结尾加上=0
,表明此函数为纯虚函数。
最后的=0
并不表示函数返回值为0,它只起形式上的作用,告诉编译系统“这是纯虚函数”。
包含纯虚函数的类称为抽象类(Abstract Class)。之所以说它抽象,是因为它无法实例化,也就是无法创建对象。原因很明显,纯虚函数没有函数体,不是完整的函数,无法调用,也无法为其分配内存空间。
抽象类通常是作为基类,让派生类去实现纯虚函数。派生类必须实现纯虚函数才能被实例化。
二.使用方法
#include <iostream> using namespace std; //线 class Line{ public: Line(float len); virtual float area() = 0; // 纯虚函数 virtual float volume() = 0; // 纯虚函数 protected: float m_len; }; Line::Line(float len): m_len(len){ } //矩形 class Rec: public Line{ public: Rec(float len, float width); float area(); protected: float m_width; }; Rec::Rec(float len, float width): Line(len), m_width(width){ } float Rec::area(){ return m_len * m_width; } //长方体 class Cuboid: public Rec{ public: Cuboid(float len, float width, float height); float area(); float volume(); protected: float m_height; }; Cuboid::Cuboid(float len, float width, float height): Rec(len, width), m_height(height){ } float Cuboid::area(){ return 2 * ( m_len*m_width + m_len*m_height + m_width*m_height); } float Cuboid::volume(){ return m_len * m_width * m_height; } //正方体 class Cube: public Cuboid{ public: Cube(float len); float area(); float volume(); }; Cube::Cube(float len): Cuboid(len, len, len){ } float Cube::area(){ return 6 * m_len * m_len; } float Cube::volume(){ return m_len * m_len * m_len; } int main(){ Line *p = new Cuboid(10, 20, 30); cout<<"The area of Cuboid is "<<p->area()<<endl; cout<<"The volume of Cuboid is "<<p->volume()<<endl; p = new Cube(15); cout<<"The area of Cube is "<<p->area()<<endl; cout<<"The volume of Cube is "<<p->volume()<<endl; return 0; }
运行结果:
The area of Cuboid is 2200
The volume of Cuboid is 6000
The area of Cube is 1350
The volume of Cube is 3375
本例中定义了四个类,它们的继承关系为:Line --> Rec --> Cuboid --> Cube。
Line 是一个抽象类,也是最顶层的基类,在 Line 类中定义了两个纯虚函数 area() 和 volume()。
在 Rec 类中,实现了 area() 函数;所谓实现,就是定义了纯虚函数的函数体。但这时 Rec 仍不能被实例化,因为它没有实现继承来的 volume() 函数,volume() 仍然是纯虚函数,所以 Rec 也仍然是抽象类。
直到 Cuboid 类,才实现了 volume() 函数,才是一个完整的类,才可以被实例化。
抽象类主要有以下两个用途:
1.定义一个抽象基类,只完成部分功能,未完成的功能交给子类去实现。
2.抽象基类除了约束派生类的功能,还可以实现多态。请注意第 51 行代码,指针 p 的类型是 Line,但是它却可以访问派生类中的 area() 和 volume() 函数,正是由于在 Line 类中将这两个函数定义为纯虚函数;如果不这样做,51 行后面的代码都是错误的。
关于纯虚函数的其它说明:
1.一个纯虚函数就可以使类成为抽象基类,但是抽象基类中除了包含纯虚函数外,还可以包含其它的成员函数(虚函数或普通函数)和成员变量。
2.只有类中的虚函数才能被声明为纯虚函数,普通成员函数和顶层函数均不能声明为纯虚函数。如下例所示:
//顶层函数不能被声明为纯虚函数 void fun() = 0; //compile error class base{ public : //普通成员函数不能被声明为纯虚函数 void display() = 0; //compile error };
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