C++面向对象：为什么抽象基类不能创建对象？

同学们，前面我们学习了：

• 什么是类

• 什么是继承

• 什么是虚函数

• 什么是多态

今天我们学习一个很重要的概念：

为什么抽象基类不能创建对象？

这个问题在 GESP、CSP-J/S 中非常常见。

一、先回忆：什么是基类？

假设我们要设计一个动物系统。

有：

• 狗

• 猫

• 鸟

它们都是动物。

我们可以写：

class Animal { public: void eat() { cout << "吃东西" << endl; } };

然后：

class Dog : public Animal { }; class Cat : public Animal { };

这里：

Animal | -------------- | | Dog Cat

Animal 是：

父类（基类）

Dog、Cat 是：

子类（派生类）

二、普通基类可以创建对象

例如：

Animal a;

完全没有问题。

因为 Animal 自己是完整的。

它有：

吃东西()

这个功能。

所以：

Animal对象 { eat() }

可以存在。

但是问题来了：

如果 Animal 只是一个概念呢？

比如：

动物会叫。

但是：

狗怎么叫？

汪汪

猫怎么叫？

喵喵

鸟怎么叫？

叽叽

那么：

Animal 的叫声是什么？

不知道。

三、什么是抽象基类？

我们看：

class Animal { public: virtual void speak() = 0; };

这里：

virtual void speak() = 0;

叫：

纯虚函数（pure virtual function）

意思：

“我只规定规则，但是不写具体内容。”

例如：

动物必须会叫

但是：

怎么叫？

交给孩子。

然后：

狗：

class Dog : public Animal { public: void speak() { cout<<"汪汪"<<endl; } };

猫：

class Cat : public Animal { public: void speak() { cout<<"喵喵"<<endl; } };

结构：

Animal (会叫，但是不知道怎么叫) | ---------------- | | Dog Cat (汪汪) (喵喵)

四、为什么 Animal 不能创建对象？

如果写：

Animal a;

C++ 会报错。

为什么？

因为：

Animal 里面有：

virtual void speak() = 0;

它只是告诉大家：

必须有叫的方法

但是它自己没有：

叫的方法

所以：

Animal对象 { ? }

不完整。

打个比方：

动物学校

校长说：

所有学生必须会唱歌。

但是校长没有规定：

唱什么歌。

现在来了一个学生：

Animal学生

老师问：

请唱歌。

学生：

我不知道唱什么。

所以：

这个学生不能报名。

五、抽象类为什么存在？

有人问：

既然不能创建对象，

那为什么还要写它？

这是重点！

抽象类的作用：

为子类制定统一规则。

例如：

游戏里面：

角色

有：

• 战士

• 法师

• 弓箭手

设计：

class Role { public: virtual void attack()=0; };

意思：

所有角色必须攻击。

战士：

class Warrior:public Role { public: void attack() { cout<<"挥剑攻击"; } };

法师：

class Mage:public Role { public: void attack() { cout<<"释放魔法"; } };

以后游戏写：

Role *p;

可以：

p=new Warrior(); p->attack();

也可以：

p=new Mage(); p->attack();

这就是：

多态

六、抽象类和普通类的区别

七、判断一个类是不是抽象类

非常简单：

看有没有：

=0

例如：

不是抽象类

class A { public: virtual void fun() { } };

可以：

A a;

是抽象类

class A { public: virtual void fun()=0; };

不能：

A a;

八、抽象类可以有普通函数吗？

当然可以。

例如：

class Animal { public: virtual void speak()=0; void eat() { cout<<"吃东西"; } };

这里：

Animal | |-- speak() | (没有实现) | |-- eat() (已经实现)

子类继承：

class Dog:public Animal { public: void speak() { cout<<"汪汪"; } };

然后：

Dog d; d.eat(); d.speak();

输出：

吃东西 汪汪

九、抽象类可以有构造函数吗？

可以。

例如：

class Animal { public: Animal() { cout<<"动物出生"; } virtual void speak()=0; };

虽然：

Animal a;

不允许。

但是：

创建：

Dog d;

时：

执行顺序：

Animal构造函数 ↓ Dog构造函数

因为：

先出生父亲，

再出生孩子。

十、抽象类最重要的应用：接口思想

很多时候，我们不是为了创建对象。

而是为了：

规定所有子类必须完成什么功能。

例如：

支付系统：

Payment | -------------------- | | 支付宝 微信

抽象类：

class Payment { public: virtual void pay()=0; };

支付宝：

class AliPay:public Payment { void pay() { cout<<"支付宝支付"; } };

微信：

class WeChatPay:public Payment { void pay() { cout<<"微信支付"; } };

以后：

Payment *p;

不用管具体是谁。

这就是：

统一接口 + 多态

十、一句话总结（考试重点）

抽象基类因为包含至少一个纯虚函数，表示它是不完整的“规则模板”，没有具体实现，所以不能创建对象；它的作用是让派生类继承并实现这些纯虚函数，从而实现多态。

记忆口诀：

有纯虚函数 ↓ 抽象类 ↓ 不能创建对象 ↓ 只能被继承 ↓ 实现多态

对于 GESP/CSP-J ，同学们可以把它和前面学过的知识串起来：

继承 ↓ 虚函数 ↓ 纯虚函数 ↓ 抽象基类 ↓ 多态

这条链是 C++ 面向对象最核心的一条线。