C++中纯虚函数的用途是什么？答案

【问题标题】：What are the uses of pure virtual functions in C++?C++中纯虚函数的用途是什么？
【发布时间】：2010-11-07 10:49:37
【问题描述】：

我现在正在课堂上学习 C++，但我不太了解纯虚函数。我知道它们稍后会在派生类中进行概述，但是如果您只是要在派生类中定义它，为什么要将其声明为等于 0？

【问题讨论】：

对于你和少数投票给你的人：教科书没有解释为什么；因为我确信其他人会谷歌它，所以我在这里问了。这样别人就可以受益。
那是什么教科书？坦率地说，这里的答案（对于此类一般性问题很典型）既不是特别好也不准确。所以不要觉得你问这样的问题是在做服务。
您可能想知道为什么您希望基类是抽象的。它是——除其他外——控制你的类层次结构的使用，记住当你创建类时，你不仅要对问题进行建模，还需要考虑它们将来和其他人将如何使用。
尼尔：有些人不会整天坐在这里。不要以为你在做这个社区服务时很刻薄。你的权利，其中很多都不是好的答案，但最上面的答案将其分解为最基本的水平。其他人将从中受益。

标签： c++ virtual-functions pure-virtual

【解决方案1】：

简单来说就是把类抽象化，使其不能被实例化，但是子类可以重写纯虚方法，形成一个具体的类。这是在 C++ 中定义接口的好方法。

【讨论】：

我建议将：“...a child class can...”更改为“...a leaf class must...”。
我试图故意保持模糊，以允许一个子类覆盖一些但不是所有纯虚方法的可能性，这导致一个抽象基类需要更少的覆盖才能变得具体。然而，我不会称它为叶子，因为即使是具体的孩子也可以有自己的孩子，其中一些可以是抽象的。事实上，一个类可以在声明新方法的同时覆盖所有以前的纯虚方法。考虑到这一切，我认为最好将原始的简短解释留给这个冗长的评论。
这个问题可能只是术语之一。恕我直言，一个函数只有在没有在派生类之一中实现时才是纯虚拟的。换句话说，如果任何级别的类仍然具有纯虚函数，那么该类仍然是抽象的。因此我的要求。但我想说，这些 cmets 在这一点上可能已经足够解释事情了！ :)

【解决方案2】：

这会强制派生类定义函数。

【讨论】：

【解决方案3】：

任何包含纯虚方法的类都是抽象的，也就是说，它不能被实例化。抽象类对于定义子类应该共享的一些核心行为很有用，但允许（实际上，要求）子类单独实现抽象。

一个抽象类的例子：

class Foo {

    // pure virtual, must be implemented by subclasses
    virtual public void myMethod() = 0;

    // normal method, will be available to all subclasses,
    // but *can* be overridden
    virtual public void myOtherMethod();
};

每个方法都是抽象的类可以用作接口，要求所有子类通过实现其中包含的所有方法来符合接口。

接口示例：

class Bar {

    // all method are pure virtual; subclasses must implement
    // all of them
    virtual public void myMethod() = 0;

    virtual public void myOtherMethod() = 0;
};

【讨论】：

我认为您的意思是第一句话是“任何包含 pure 虚拟方法的类”....
我可能会补充一点，抽象基类可能不仅包含方法的实现，还包含数据成员。接口不应该有。在 C++ 中，这只是一个约定。在 C# 或 Java 中，这是一个规则。

【解决方案4】：

C++ 中的纯虚方法基本上是一种无需实现即可定义接口的方法。

【讨论】：

正确，更准确地说：“一种强制所有继承者遵循定义签名的方法”

【解决方案5】：

想象一下，我想为几种形状建模，它们都有一个明确定义的区域。我决定每个形状都必须继承IShape（“I”表示接口），IShape 将包含一个GetArea() 方法：

class IShape {
    virtual int GetArea();
};

现在的问题是：如果该形状不覆盖GetArea()，我应该如何计算该形状的面积？也就是说，最好的默认实现是什么？圆形使用 pi*radius^2，正方形使用 length^2，平行四边形和矩形使用 base*height，三角形使用 1/2 base*height，菱形、五边形、八边形等使用其他公式。

所以我说“如果你是一个形状，你必须定义一种计算面积的方法，但如果我知道那会是什么，那该死的”，通过定义纯虚拟方法：

class IShape {
    virtual int GetArea() = 0;
};

【讨论】：

在两种情况下都不需要将 GetArea 声明为虚拟的吗？
需要在基类中声明为virtual。谢谢指正。

【解决方案6】：

补充 Steven Sudit 的回答：

“简单来说就是把类抽象化，这样就不能实例化了，但是子类可以重写纯虚方法，形成一个具体的类。这是在C++中定义接口的好方法。 "

如果您有一个基类（可能是 Shape），用于定义其派生类可以使用的许多成员函数，但希望阻止声明 Shape 的实例并强制用户仅使用派生类（可能是 Rectangle、Triangle、Pentagon 等）

RE：上面杰夫的回答

非抽象类可以包含虚成员函数并被实例化。事实上，对于重载成员函数，这是必需的，因为默认情况下 C++ 不会确定变量的运行时类型，但是当使用虚拟关键字定义时，它会。

考虑一下这段代码（注意，为了清楚起见，不包括访问器、修改器、构造器等）：

class Person{
  int age;

  public:
    virtual void print(){
      cout << age <<endl;
    }
}

class Student: public Person{
  int studentID

  public:
    void print(){
      cout << age << studentID <<endl;
    }
}

现在运行这段代码时：

 Person p = new Student();
 p.print();

没有 virtual 关键字，只会打印年龄，而不是学生类应该发生的年龄和学生 ID

（这个例子是基于一个非常相似的 c++ for java程序员http://www.amazon.com/Java-Programmers-Mark-Allen-Weiss/dp/013919424X）

@Steven Sudit：你完全正确，我忽略了包含实际继承，doh！不包括访问器等以使事情更清晰，我现在已经使这一点更加明显。 09 年 3 月 7 日：全部修复

【讨论】：

我相信您的示例已损坏，因为它不包括继承，并且无法设置私有数据成员的值。当然，它背后的想法是正确的。
这样更好，但仍然不太正确：子类不应该有自己的年龄数据成员。
另外，底部的实例在构造函数周围缺少括号。
@chrris 一个问题。这条线可以在 c++ 中使用吗？：“人 p = 新学生（）；”。（new 运算符返回一个指针）

【解决方案7】：

本质上，纯虚拟用于创建接口（类似于 java）。这可以用作两个模块（或类，或其他）之间关于期望什么样的功能的协议，而无需了解其他部分的实现。这使您可以使用相同的界面轻松即插即用，而无需更改使用您的界面的其他模块中的任何内容。

例如：

class IStudent
{
    public:
    virtual ~IStudent(){};
    virtual std::string getName() = 0;
};


class Student : public IStudent
{
    public:
    std::string name;
    std::string getName() { return name; };
    void setName(std::string in) { name = in; };
};

class School
{
    public:
    void sendStudentToDetention(IStudent *in) {
        cout << "The student sent to detention is: ";
        cout << in->getName() << endl;
    };
};

int main()
{
    Student student;
    student.setName("Dave");

    School school;
    school.sendStudentToDetention(&student);
return 0;
}

学校不需要知道如何设置学生的姓名，只需要知道如何获取学生的姓名即可。通过为学生提供一个接口来实现和学校使用，两部分之间就学校需要什么功能来执行其工作达成了协议。现在，我们可以在不影响学校的情况下随意切换 Student 类的不同实现（只要我们每次都实现相同的接口）。

【讨论】：

我建议学生中的“姓名”数据成员应该是私有的，或者至少是受保护的。我还建议通过引用而不是指针传递学生。最后，现实世界的 Student 类可能会在其构造函数中使用名称。
我同意所有这些。当我快速输入这个示例时，这些只是疏忽。

【解决方案8】：

抽象类的想法是您仍然可以使用该类型声明一个变量（即，它是静态类型），但该变量实际上引用或指向一个实际的具体类型（动态类型）。

在 C++ 中调用方法时，编译器需要确保该对象支持该方法。

通过声明纯虚函数，您放置了一个“占位符”，编译器可以使用它来表示“哦……我知道这个变量最终引用的任何内容都将接受该调用”，因为实际的具体类型将实现它。但是，您不必提供抽象类型的实现。

如果你没有声明任何东西，那么编译器将没有有效的方法来保证它会被所有子类型实现。

当然，如果你问为什么要让一个类抽象，这方面有很多信息。

【讨论】：