C++ 虚函数实例


#include <iostream>
using namespace std; //线
class Line { public: Line(float len); virtual float area() = 0; virtual float volume() = 0; protected: float m_len; }; Line::Line(float len): m_len(len) { } //矩形
class Rec: public Line { public: Rec(float len, float width); float area(); protected: float m_width; }; Rec::Rec(float len, float width): Line(len), m_width(width) { } float Rec::area() { return m_len * m_width; } //长方体
class Cuboid: public Rec { public: Cuboid(float len, float width, float height); float area(); float volume(); protected: float m_height; }; Cuboid::Cuboid(float len, float width, float height): Rec(len, width), m_height(height) { } float Cuboid::area() { return 2 * ( m_len*m_width + m_len*m_height + m_width*m_height); } float Cuboid::volume() { return m_len * m_width * m_height; } //正方体
class Cube: public Cuboid { public: Cube(float len); float area(); float volume(); }; Cube::Cube(float len): Cuboid(len, len, len) { } float Cube::area() { return 6 * m_len * m_len; } float Cube::volume() { return m_len * m_len * m_len; } int main() { Line *p = new Cuboid(10, 20, 30); cout<<"The area of Cuboid is " <<p->area()<<endl; cout<<"The volume of Cuboid is " <<p->volume()<<endl; p = new Cube(15); cout<<"The area of Cube is "<<p->area()<<endl; cout<<"The volume of Cube is "<<p->volume()<<endl; return 0; }

运行结果:
The area of Cuboid is 2200
The volume of Cuboid is 6000
The area of Cube is 1350
The volume of Cube is 3375

本例中定义了四个类,它们的继承关系为:Line --> Rec --> Cuboid --> Cube。

Line 是一个抽象类,也是最顶层的基类,在 Line 类中定义了两个纯虚函数 area() 和 volume()。

在 Rec 类中,实现了 area() 函数;所谓实现,就是定义了纯虚函数的函数体。但这时 Rec 仍不能被实例化,因为它没有实现继承来的 volume() 函数,volume() 仍然是纯虚函数,所以 Rec 也仍然是抽象类。

直到 Cuboid 类,才实现了 volume() 函数,才是一个完整的类,才可以被实例化。

可以发现,Line 类表示“线”,没有面积和体积,但它仍然定义了 area() 和 volume() 两个纯虚函数。这样的用意很明显:Line 类不需要被实例化,但是它为派生类提供了“约束条件”,派生类必须要实现这两个函数,完成计算面积和体积的功能,否则就不能实例化。

在实际开发中,你可以定义一个抽象基类,只完成部分功能,未完成的功能交给派生类去实现(谁派生谁实现)。这部分未完成的功能,往往是基类不需要的,或者在基类中无法实现的。虽然抽象基类没有完成,但是却强制要求派生类完成,这就是抽象基类的“霸王条款”。

抽象基类除了约束派生类的功能,还可以实现多态。请注意第 51 行代码,指针 p 的类型是 Line,但是它却可以访问派生类中的 area() 和 volume() 函数,正是由于在 Line 类中将这两个函数定义为纯虚函数;如果不这样做,51 行后面的代码都是错误的。我想,这或许才是C++提供纯虚函数的主要目的。

关于纯虚函数的几点说明

1) 一个纯虚函数就可以使类成为抽象基类,但是抽象基类中除了包含纯虚函数外,还可以包含其它的成员函数(虚函数或普通函数)和成员变量。

2) 只有类中的虚函数才能被声明为纯虚函数,普通成员函数和顶层函数均不能声明为纯虚函数。如下例所示:


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