C++ 学习笔记——C++纯虚函数和抽象类

C++纯虚函数

什么是纯虚函数

1，纯虚函数只有函数名、参数、返回值类型。

2，纯虚函数的定义是在函数句首使用 virtual 关键字修饰，并且在句末增加 “= 0”。

virtual void funtion() = 0;

3，纯虚函数只有声明，基类可以存在纯虚函数的实现（但无意义，因为子类都要重写）

4，定义纯虚函数的目的在于，使每一个派生类都拥有相同的函数规范。

5，C++中包含纯虚函数的类，被称为是“抽象类”。抽象类不能使用new出对象，只有实现了这个纯虚函数的子类才能new出对象。

6，C++中的纯虚函数更像是“只提供申明，没有实现”，是对子类的约束，是“接口继承”。

7，C++中的纯虚函数也是一种“运行时多态”。

纯虚函数在基类或者父类中只有声明，没有实现，在子类中具体实现各自的逻辑。C++中包含纯虚函数的类，被称为是“抽象类”。抽象类不能使用new出对象，只有实现了这个纯虚函数的子类才能new出对象。

虚函数和纯虚函数的区别

1、纯虚函数只有定义，没有实现；而虚函数既有定义，也有实现的代码。
2、包含纯虚函数的类不能定义其对象，而包含虚函数的则可以。

纯虚函数的实际意义

纯虚函数只提供申明，没有实现，是对子类的约束，是“接口继承”。定义纯虚函数的目的在于，使每一个派生类都拥有相同的函数规范。

纯虚函数使用举例

#include <iostream>
using namespace std;

// 线
class Line
{
public:
    Line(float len);
    // 定义一个纯虚函数，求面积
    virtual float area() = 0;
    // 定义一个纯虚函数，求体积
    virtual float volume() = 0;

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;
}

在这里插入图片描述

这段代码展示了一个简单的继承和多态的例子，用于计算不同几何形状（线、矩形、长方体、正方体）的面积和体积。下面逐个解释每个部分的含义：

Line类：
这是一个基类，表示一条线。它有一个构造函数Line(float len)，用于初始化线的长度。该类定义了两个纯虚函数area()和volume()，分别用于计算面积和体积。这意味着Line类是一个抽象类，不能被实例化。它有一个保护成员变量m_len，表示线的长度。

Rec类：
这是Line类的派生类，表示一个矩形。它有一个构造函数Rec(float len, float width)，用于初始化矩形的长度和宽度。它重写了基类的area()函数，计算矩形的面积。它有一个保护成员变量m_width，表示矩形的宽度。

Cuboid类：
这是Rec类的派生类，表示一个长方体。它有一个构造函数Cuboid(float len, float width, float height)，用于初始化长方体的长度、宽度和高度。它重写了基类的area()和volume()函数，分别计算长方体的表面积和体积。它有一个保护成员变量m_height，表示长方体的高度。

Cube类：
这是Cuboid类的派生类，表示一个正方体。它有一个构造函数Cube(float len)，用于初始化正方体的边长。它重写了基类的area()和volume()函数，分别计算正方体的表面积和体积。

在main()函数中，通过基类指针Line* p来实现多态性。首先，创建一个指向Cuboid对象的指针，调用area()和volume()函数计算长方体的表面积和体积，并输出结果。然后，将指针重新指向一个Cube对象，再次调用area()和volume()函数计算正方体的表面积和体积，并输出结果。

通过使用继承和多态，可以方便地计算不同几何形状的面积和体积，同时实现了代码的重用和灵活性。