纯虚函数（Pure Virtual Function）详解
1. 基本定义
纯虚函数是C++中一种特殊的虚函数，用于在基类中定义抽象接口。
语法形式：在虚函数声明后加上 = 0。
class Base {
public:virtual void func() = 0; // 纯虚函数
};
2. 核心特性
- 必须被派生类重写：所有继承该基类的具体子类都必须实现这个函数。
- 基类不可实例化：包含纯虚函数的类称为抽象类，不能直接创建对象。
Base obj; // 错误！抽象类不能实例化
3. 与普通虚函数的区别
| 特性 | 普通虚函数 | 纯虚函数 |
|---|---|---|
| 是否有默认实现 | 可以有默认实现（可选的） | 无默认实现（必须由子类实现） |
| 基类能否实例化 | 可以（基类为具体类） | 不能（基类是抽象类） |
| 是否强制子类重写 | 否（子类可选择是否重写） | 是（子类必须重写） |
4. 典型应用场景
- 定义接口规范：强制所有子类实现统一的方法。
- 实现多态：通过基类指针调用不同子类的实现。
- 框架设计：例如在GUI库中定义Shape基类，要求子类必须实现
draw()方法。
示例代码：
// 抽象基类：动物
class Animal {
public:virtual void makeSound() = 0; // 纯虚函数
};// 具体子类：狗
class Dog : public Animal {
public:void makeSound() override { // 必须实现cout << "Woof!" << endl;}
};// 具体子类：猫
class Cat : public Animal {
public:void makeSound() override { // 必须实现cout << "Meow!" << endl;}
};// 使用多态
Animal* animal1 = new Dog();
Animal* animal2 = new Cat();
animal1->makeSound(); // 输出 "Woof!"
animal2->makeSound(); // 输出 "Meow!"
5. 高级用法
纯虚析构函数
抽象类需要析构函数时，必须显式定义（即使它是纯虚的）：
class AbstractBase {
public:virtual ~AbstractBase() = 0; // 纯虚析构函数
};AbstractBase::~AbstractBase() {} // 必须提供实现
接口类（C++11+）
使用 override 关键字明确表示重写：
class Interface {
public:virtual void method() = 0;virtual ~Interface() = default;
};class Concrete : public Interface {
public:void method() override { /* 实现 */ }
};
6. 注意事项
子类未实现纯虚函数
若子类未完全实现所有纯虚函数，该子类仍为抽象类。
class Bird : public Animal { // 未实现 makeSound(), Bird 仍是抽象类
};
Bird b; // 编译错误！
多继承中的纯虚函数
避免多继承的纯虚函数冲突，需明确指定实现：
class A { public: virtual void func() = 0; };
class B { public: virtual void func() = 0; };
class C : public A, public B {
public:void func() override { /* 统一实现 */ }
};
7. 实际工程意义
- 强制接口一致性：确保不同模块遵循统一规范（如插件系统）。
- 解耦设计：调用方依赖抽象接口，而非具体实现。
- 扩展性：新增子类时无需修改基类代码（开闭原则）。
总结
纯虚函数是C++实现多态和接口抽象的核心机制，通过强制子类实现特定方法，为大型系统的模块化设计提供基础保障。
