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c++中抽象类怎么定义_c++纯虚函数用法【详解】

冰火之心

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发布时间:2026-02-15 10:57:27

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来源于php中文网

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抽象类必须包含至少一个纯虚函数(virtual func() = 0),否则可实例化;纯虚函数可带实现供派生类显式调用;析构函数若为纯虚则必须定义;不可构造对象,仅支持指针/引用实现多态。

c++中抽象类怎么定义_c++纯虚函数用法【详解】

抽象类必须包含至少一个纯虚函数

在 C++ 中,抽象类不是靠关键字声明的,而是由编译器根据类中是否含有 = 0 的成员函数自动判定。只要类中定义了至少一个纯虚函数,这个类就无法被实例化——哪怕其他所有函数都已实现。

常见错误是误以为加了 virtual 就是抽象类:virtual void func(); 只是虚函数,不加 = 0 就不算纯虚,类仍可实例化。

  • virtual void draw() = 0; → 正确,强制子类重写
  • virtual void init(); → 不是纯虚,不影响抽象性
  • 类中只有 = 0 函数但没加 virtual → 编译报错:error: non-virtual function cannot be pure

纯虚函数可以有函数体,但不能直接调用

很多人以为 = 0 意味着“没实现”,其实 C++ 允许为纯虚函数提供定义(通常写在类外),供派生类通过作用域解析符显式调用。这在需要共享默认逻辑时很有用,比如日志、资源清理等。

注意:即使写了函数体,也不能通过基类对象或指针直接调用它(因为对象不存在);只能在派生类中用 Base::func() 形式调用。

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  • 声明:virtual void cleanup() = 0;
  • 定义:void Base::cleanup() { /* 公共释放逻辑 */ }
  • 派生类中调用:Base::cleanup();(合法)
  • 通过 Base* p = new Derived; 然后 p->cleanup(); → 调用的是派生类重写的版本,不是基类函数体

析构函数声明为纯虚时必须提供定义

如果把析构函数写成纯虚:virtual ~Base() = 0;,编译器会要求你必须在类外给出实现,否则链接失败。这是因为派生类析构时会隐式调用基类析构函数,而纯虚函数若无定义就无法链接。

这不是语法糖,是真实需求:确保多态销毁安全,同时避免基类被实例化。

  • 必须写:Base::~Base() {} 或带实际清理逻辑
  • 只声明不定义 → 链接错误:undefined reference to 'Base::~Base()'
  • 构造函数不能是纯虚(语法不允许),也不该是虚函数

抽象类指针和引用是多态使用的唯一合法入口

抽象类不能定义对象,但可以定义指针或引用,这是使用抽象类的常规方式。所有运行时多态行为(如 virtual 函数动态绑定)都依赖于此。

容易忽略的一点是:抽象类的引用/指针本身不占额外内存开销,但其指向的对象必须完整构造(即派生类对象需满足虚表布局兼容性)。

  • Base* p = new Derived; → 合法,p->draw() 调用 Derived::draw
  • Base obj; → 编译错误:instantiation of abstract class
  • Base& ref = *new Derived; → 合法,但要注意悬垂引用风险
  • 返回抽象类对象的函数(如 Base create();)→ 编译不过,值返回会触发拷贝,而抽象类无拷贝构造

抽象类的核心约束不在语法糖,而在对象生命周期和虚函数表的底层协同。一旦忘记为纯虚析构函数提供定义,或者误用值传递/返回,问题往往出现在链接期或运行期崩溃,而不是编译提示。

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