深入理解C++抽象类（掌握纯虚函数与抽象基类的核心概念）

什么是抽象类？

抽象类（Abstract Class）是一种不能被实例化的类，它通常包含一个或多个纯虚函数（Pure Virtual Function）。它的主要作用是为派生类提供一个统一的接口规范。

换句话说，抽象类就像是一份“合同”：它规定了所有继承它的子类必须实现哪些方法，但自己并不提供具体实现。

纯虚函数的定义

纯虚函数是在基类中声明但不实现的虚函数，其语法如下：

virtual 返回类型 函数名(参数列表) = 0;

注意 = 0 这部分，它表示这是一个纯虚函数。只要一个类包含至少一个纯虚函数，这个类就自动成为抽象基类。

抽象类的完整示例

下面是一个完整的 C++ 抽象类示例，展示如何定义抽象类并由派生类实现其纯虚函数：

#include <iostream>using namespace std;// 定义抽象基类 Shapeclass Shape {public:    // 纯虚函数：计算面积    virtual double getArea() const = 0;    // 纯虚函数：打印形状信息    virtual void printInfo() const = 0;    // 虚析构函数（推荐用于抽象类）    virtual ~Shape() {}};// 派生类 Circleclass Circle : public Shape {private:    double radius;public:    Circle(double r) : radius(r) {}    // 实现纯虚函数    double getArea() const override {        return 3.14159 * radius * radius;    }    void printInfo() const override {        cout << "这是一个圆形，半径为 " << radius              << "，面积为 " << getArea() << endl;    }};// 派生类 Rectangleclass Rectangle : public Shape {private:    double width, height;public:    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}    double getArea() const override {        return width * height;    }    void printInfo() const override {        cout << "这是一个矩形，宽为 " << width              << "，高为 " << height              << "，面积为 " << getArea() << endl;    }};int main() {    // Shape shape; // ❌ 错误！不能实例化抽象类    Circle circle(5.0);    Rectangle rect(4.0, 6.0);    circle.printInfo();    rect.printInfo();    // 使用多态    Shape* shapes[2] = {&circle, &rect};    for (int i = 0; i < 2; ++i) {        shapes[i]->printInfo();    }    return 0;}

关键点总结

• C++抽象类 不能被直接实例化。
• 抽象类必须包含至少一个 纯虚函数。
• 派生类必须实现所有纯虚函数，否则它也会变成抽象类。
• 抽象类常用于定义接口，是 C++面向对象编程 中实现多态的重要手段。
• 建议为抽象类提供虚析构函数，以确保通过基类指针删除派生类对象时能正确调用析构函数。

常见误区

1. 误区一：认为抽象类不能有普通成员函数。
→ 错！抽象类可以包含普通成员函数、构造函数、析构函数等，只是不能实例化。

2. 误区二：纯虚函数不能有函数体。
→ 错！C++11 起允许为纯虚函数提供函数体（虽然很少用），例如：

virtual void func() = 0 {    cout << "这是纯虚函数的默认实现" << endl;}

结语

掌握 抽象基类 和 纯虚函数 是迈向高级 C++ 编程的关键一步。它们不仅帮助你设计更清晰的类层次结构，还能有效支持多态和接口隔离原则。希望本教程能让你对 C++抽象类 有全面而深入的理解！

如果你是初学者，不妨动手运行上面的代码，修改参数、添加新形状（如三角形），亲身体验抽象类的强大之处。