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C++抽象函数和虚函数：原理与应用

2023-06-23 21:29:04 深夜i -- --

C++ 抽象函数虚函数原理应用

C++作为一门面向对象的编程语言，支持抽象函数和虚函数。这两种函数都可以用于实现多态性，但是它们的原理和应用还有一些区别。

抽象函数是纯虚函数的一种形式，只包含声明而不包含定义。在定义类的时候，我们可以将某些函数声明为纯虚函数，这样就可以把这个类定义为抽象类。抽象类是不能够被实例化的，只有被继承后，才能够被实例化。使用抽象类可以实现接口与实现的分离，也可以用于设计模式中的工厂方法模式和模板方法模式。

虚函数则是一个已经实现的函数，我们可以在函数前面使用virtual关键字来定义它。如果一个函数被定义为虚函数，那么这个函数就可以被重写。在子类中重新实现的虚函数，会隐藏掉基类中已经实现的同名函数。如果我们使用基类的指针或引用来调用虚函数，那么该函数的实际调用结果将是运行时决定的，正因为如此，虚函数产生了多态性的应用。使用虚函数可以实现基类和派生类之间共享数据和代码，并且可以很好地支持抽象数据类型。

我们可以通过以下的代码来演示抽象函数和虚函数的应用：


//抽象函数实现接口
class Shape {
public:
  virtual double getArea() = 0; //抽象函数，必须在派生类中实现
};
class Square : public Shape {
public:
  Square(double side) : side(side) {}
  double getArea() {return side*side;}
private:
  double side;
};
//虚函数实现多态性
class Animal {
public:
  virtual void makeSound()
    cout << "This is an animal." << endl;
  
};
class Cat : public Animal {
public:
  void makeSound()
    cout << "Meow~" << endl;
  
};
class Dog : public Animal {
public:
  void makeSound()
    cout << "Woof!" << endl;
  
};
int main() {
  Cat myCat;
  Dog myDog;
  Animal *myAnimal = &myCat;
  myAnimal->makeSound(); //输出：Meow~
  myAnimal = &myDog;
  myAnimal->makeSound(); //输出：Woof!
  return 0;
}

以上代码演示了抽象函数和虚函数的应用，其中Shape为抽象类，Square为派生类，Cat和Dog为Animal的派生类，它们都实现了makeSound()虚函数。在main()函数中，我们分别通过指向Cat和Dog对象的指针来调用makeSound()虚函数，输出的结果分别为Meow~和Woof!，符合多态性的特性。

总之，抽象函数和虚函数是C++面向对象编程中常见的概念，它们的应用和意义在实际的项目开发中非常重要。在使用它们的时候，我们应该深入理解它们的原理和作用，才能发挥它们的最大效能。

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