C++纯虚函数概念说明_C++接口编写方式与示例

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虚函数c++中声明为virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;的虚函数,用于定义抽象基类,强制派生类实现;接口类即所有成员函数均为public纯虚函数、无数据成员、含虚析构函数的抽象类。

C++纯虚函数概念说明_C++接口编写方式与示例

纯虚函数是C++中实现接口(Interface)的核心机制,它让类成为抽象基类,强制派生类提供具体实现,从而达成“只定义行为、不实现逻辑”的设计目标。

什么是纯虚函数

纯虚函数是在基类中声明但不定义的虚函数,语法为 virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;。含纯虚函数的类不能实例化,只能被继承。它不提供默认行为,只规定“必须有这个函数”,把实现责任完全交给子类

例如:

class Shape { public:     virtual double area() const = 0;  // 纯虚函数:计算面积     virtual void draw() const = 0;    // 纯虚函数:绘制图形 };

这里 Shape 是抽象类,无法写 Shape s;,但可声明指针或引用:Shape* p = new Circle;

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C++中如何编写接口类

C++没有 interface 关键字,所谓“接口类”就是所有成员函数都是公有纯虚函数、不含数据成员和构造函数实现的抽象类。关键点包括:

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  • 所有成员函数声明为 public virtual … = 0
  • 不定义任何非静态数据成员(避免状态耦合)
  • 通常提供虚析构函数(防止派生类对象通过基类指针删除时资源泄漏)
  • 构造函数可存在,但应为 protected,防止外部直接构造

class Drawable { public:     virtual void render() const = 0;     virtual int width() const = 0;     virtual int height() const = 0;     virtual ~Drawable() = default; // 推荐显式声明虚析构 protected:     Drawable() = default; // 防止外部实例化 };

典型使用示例:图形系统多态调用

定义接口后,不同具体类实现同一接口,上层代码只需面向接口编程,无需关心具体类型:

class Circle : public Shape {     double r; public:     Circle(double radius) : r(radius) {}     double area() const override { return 3.14159 * r * r; }     void draw() const override { std::cout << "Drawing a circlen"; } }; <p>class Rectangle : public Shape { double w, h; public: Rectangle(double width, double height) : w(width), h(height) {} double area() const override { return w * h; } void draw() const override { std::cout << "Drawing a rectanglen"; } };</p><p>// 使用示例 void processShapes(const std::vector<std::unique_ptr<Shape>>& shapes) { for (const auto& s : shapes) { s->draw();          // 多态调用 std::cout << "Area: " << s->area() << "n"; } }</p>

这样新增图形(如 Triangle)只需继承 Shape 并实现两个函数,原有处理逻辑完全不用修改——符合开闭原则。

注意事项与常见误区

写接口类时容易忽略的关键细节:

  • 忘记声明虚析构函数,导致 delete 基类指针时派生类析构函数不执行
  • 在纯虚函数后加了函数体(如 = 0 { }),编译报错;但允许写成 = 0; 后在类外定义(极少用)
  • 误将普通虚函数当纯虚函数(漏写 = 0),导致类仍可实例化,失去接口约束力
  • 接口中混入数据成员或非纯虚函数,削弱了“契约”纯粹性,建议保持接口轻量、专注行为定义

基本上就这些。纯虚函数不是语法糖,而是支撑C++多态和面向接口设计的底层支柱——用得好,代码更易扩展、测试和解耦。

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