【C++學習筆記】 虛函數與純虛函數概念

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虛函數：定義一個函數為虛函數，不代表函數為不被實作的函數，定義他為虛函數是為了允許用基類的指針來調用子類的這個函數。（注意：子類中非基類虛函數不能被基類調用）

純虛函數：定義一個函數為純虛函數，才代表函數沒有被實作。定義純虛函數是為了實作一個接口，起到一個規範的作用，規範繼承這個類的程式員必須實作這個函數。

假設我們有下面的類層次：

class A
{
public:
    virtual void foo()
    {
        cout<<"A::foo() is called"<<endl;
    }
};
class B:public A
{
public:
    void foo()
    {
        cout<<"B::foo() is called"<<endl;
    }

    void fun()
    {
        cout<<"B::fun() is called"<<endl;
    }
};
int main(void)
{
    A *a = new B();
    a->foo();   // 在這裡，a雖然是指向A的指針，但是被調用的函數(foo)卻是B的!
    // a->fun(); // 這是錯誤調用，無法通過編譯！！！
    return 0;
}           

     這個例子是虛函數的一個典型應用，通過這個例子，也許你就對虛函數有了一些概念。它虛就虛在所謂“推遲聯編”或者“動态聯編”上，一個類函數的調用并不是在編譯時刻被确定的，而是在運作時刻被确定的。由于編寫代碼的時候并不能确定被調用的是基類的函數還是哪個派生類的函數，是以被成為“虛”函數。

    虛函數隻能借助于指針或者引用來達到多态的效果。

C++純虛函數

一、定義

　純虛函數是在基類中聲明的虛函數，它在基類中沒有定義，但要求任何派生類都要定義自己的實作方法。在基類中實作純虛函數的方法是在函數原型後加“=0”

　virtual void funtion1()=0

二、引入原因

　　1、為了友善使用多态特性，我們常常需要在基類中定義虛拟函數。

　　2、在很多情況下，基類本身生成對象是不合情理的。例如，動物作為一個基類可以派生出老虎、孔雀等子類，但動物本身生成對象明顯不合常理。

　　為了解決上述問題，引入了純虛函數的概念，将函數定義為純虛函數（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），則編譯器要求在派生類中必須予以重寫以實作多态性。同時含有純虛拟函數的類稱為抽象類，它不能生成對象。這樣就很好地解決了上述兩個問題。

聲明了純虛函數的類是一個抽象類。是以，使用者不能建立類的執行個體，隻能建立它的派生類的執行個體。

純虛函數最顯著的特征是：它們必須在繼承類中重新聲明函數（不要後面的＝0，否則該派生類也不能執行個體化），而且它們在抽象類中往往沒有定義。

定義純虛函數的目的在于，使派生類僅僅隻是繼承函數的接口。

純虛函數的意義，讓所有的類對象（主要是派生類對象）都可以執行純虛函數的動作，但類無法為純虛函數提供一個合理的預設實作。是以類純虛函數的聲明就是在告訴子類的設計者，“你必須提供一個純虛函數的實作，但我不知道你會怎樣實作它”。

抽象類

抽象類是一種特殊的類，它是為了抽象和設計的目的為建立的，它處于繼承層次結構的較上層。

（1）抽象類的定義：  稱帶有純虛函數的類為抽象類。

（2）抽象類的作用：

抽象類的主要作用是将有關的操作作為結果接口組織在一個繼承層次結構中，由它來為派生類提供一個公共的根，派生類将具體實作在其基類中作為接口的操作。是以派生類實際上刻畫了一組子類的操作接口的通用語義，這些語義也傳給子類，子類可以具體實作這些語義，也可以再将這些語義傳給自己的子類。

（3）使用抽象類時注意：

•   抽象類隻能作為基類來使用，其純虛函數的實作由派生類給出。如果派生類中沒有重新定義純虛函數，而隻是繼承基類的純虛函數，則這個派生類仍然還是一個抽象類。如果派生類中給出了基類純虛函數的實作，則該派生類就不再是抽象類了，它是一個可以建立對象的具體的類。

•   抽象類是不能定義對象的。

總結：

1、純虛函數聲明如下： virtual void funtion1()=0; 純虛函數一定沒有定義，純虛函數用來規範派生類的行為，即接口。包含純虛函數的類是抽象類，抽象類不能定義執行個體，但可以聲明指向實作該抽象類的具體類的指針或引用。

2、虛函數聲明如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；虛函數必須實作，如果不實作，編譯器将報錯，錯誤提示為：

error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall ClassName::virtualFunctionName(void)"

3、對于虛函數來說，父類和子類都有各自的版本。由多态方式調用的時候動态綁定。

4、實作了純虛函數的子類，該純虛函數在子類中就程式設計了虛函數，子類的子類即孫子類可以覆寫該虛函數，由多态方式調用的時候動态綁定。

5、虛函數是C++中用于實作多态(polymorphism)的機制。核心理念就是通過基類通路派生類定義的函數。

6、在有動态配置設定堆上記憶體的時候，析構函數必須是虛函數，但沒有必要是純虛的。

7、友元不是成員函數，隻有成員函數才可以是虛拟的，是以友元不能是虛拟函數。但可以通過讓友元函數調用虛拟成員函數來解決友元的虛拟問題。

8、析構函數應當是虛函數，将調用相應對象類型的析構函數，是以，如果指針指向的是子類對象，将調用子類的析構函數，然後自動調用基類的析構函數。

有純虛函數的類是抽象類，不能生成對象，隻能派生。他派生的類的純虛函數沒有被改寫，那麼，它的派生類還是個抽象類。

定義純虛函數就是為了讓基類不可執行個體化化

因為執行個體化這樣的抽象資料結構本身并沒有意義。

或者給出實作也沒有意義

實際上我個人認為純虛函數的引入，是出于兩個目的

1、為了安全，因為避免任何需要明确但是因為不小心而導緻的未知的結果，提醒子類去做應做的實作。

2、為了效率，不是程式執行的效率，而是為了編碼的效率。