理解虚基类、虚函数、纯虚函数、纯虚析构函数的概念

引言

一直以来都没有写过一篇关于概念性的文章，因为我觉得这些概念性的东西书本上都有并且说的也很详细写来也无用，今天突发奇想想写 一写，下面就和大家讨论一下虚基类、虚函数与纯虚函数,一看名字就让人很容易觉得混乱。不过不要紧待看完本文后你就会理解了。

正文

虚基类

在说明其作用前先看一段代码


class A


{


public:


int iValue;


};




class B:public A


{


public:


void bPrintf(){cout<<"This is class B"<<endl;};


};




class C:public A


{


public:


void cPrintf(){cout<<"This is class C"<<endl;};


};




class D:public B,public C


{


public:


void dPrintf(){cout<<"This is class D"<<endl;};


};




void main()


{


D d;


cout<<d.iValue<<endl; //错误，不明确的访问


cout<<d.A::iValue<<endl; //正确


cout<<d.B::iValue<<endl; //正确


cout<<d.C::iValue<<endl; //正确


}

从代码中可以看出类B C都继承了类A的iValue成员,因此类B C都有一个成员变量iValue ，而类D又继承了B C，这样类D就有一个重名的成员 iValue(一个是从类B中继承过来的，一个是从类C中继承过来的).在主函数中调用d.iValue 因为类D有一个重名的成员iValue编译器不知道调用 从谁继承过来的iValue所以就产生的二义性的问题.正确的做法应该是加上作用域限定符 d.B::iValue
表示调用从B类继承过来的iValue。不过 类D的实例中就有多个iValue的实例，就会占用内存空间。所以C++中就引用了虚基类的概念，来解决这个问题。


class A


{


public:


int iValue;


};




class B:virtual public A


{


public:


void bPrintf(){cout<<"This is class B"<<endl;};


};




class C:virtual public A


{


public:


void cPrintf(){cout<<"This is class C"<<endl;};


};




class D:public B,public C


{


public:


void dPrintf(){cout<<"This is class D"<<endl;};


};




void main()


{


D d;


cout<<d.iValue<<endl; //正确


}

在继承的类的前面加上virtual关键字表示被继承的类是一个虚基类，它的被继承成员在派生类中只保留一个实例。例如iValue这个成员，从类 D这个角度上来看，它是从类B与类C继承过来的，而类B C又是从类A继承过来的，但它们只保留一个副本。因此在主函数中调用d.iValue时就不 会产生错误。

首先：强调一个概念

定义一个函数为虚函数，不代表函数为不被实现的函数。

定义他为虚函数是为了允许用基类的指针来调用子类的这个函数。

定义一个函数为纯虚函数，才代表函数没有被实现。

定义纯虚函数是为了实现一个接口，起到一个规范的作用，规范继承这个类的程序员必须实现这个函数。

C++纯虚函数

一、定义

　纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义，但要求任何派生类都要定义自己的实现方法。在基类中实现纯虚函数的方法是在函数原型后加“=0”

　virtual void funtion1()=0

二、引入原因

　　1、为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚拟函数。

　　2、在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。

　　为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。

声明了纯虚函数的类是一个抽象类。所以，用户不能创建类的实例，只能创建它的派生类的实例。

纯虚函数最显著的特征是：它们必须在继承类中重新声明函数（不要后面的＝0，否则该派生类也不能实例化），而且它们在抽象类中往往没有定义。

定义纯虚函数的目的在于，使派生类仅仅只是继承函数的接口。

纯虚函数的意义，让所有的类对象（主要是派生类对象）都可以执行纯虚函数的动作，但类无法为纯虚函数提供一个合理的缺省实现。所以类纯虚函数的声明就是在告诉子类的设计者，“你必须提供一个纯虚函数的实现，但我不知道你会怎样实现它”。

抽象类的介绍

抽象类是一种特殊的类，它是为了抽象和设计的目的为建立的，它处于继承层次结构的较上层。

（1）抽象类的定义： 称带有纯虚函数的类为抽象类。

（2）抽象类的作用：

抽象类的主要作用是将有关的操作作为结果接口组织在一个继承层次结构中，由它来为派生类提供一个公共的根，派生类将具体实现在其基类中作为接口的操作。所以派生类实际上刻画了一组子类的操作接口的通用语义，这些语义也传给子类，子类可以具体实现这些语义，也可以再将这些语义传给自己的子类。

（3）使用抽象类时注意：

• 抽象类只能作为基类来使用，其纯虚函数的实现由派生类给出。如果派生类中没有重新定义纯虚函数，而只是继承基类的纯虚函数，则这个派生类仍然还是一个抽象类。如果派生类中给出了基类纯虚函数的实现，则该派生类就不再是抽象类了，它是一个可以建立对象的具体的类。

• 抽象类是不能定义对象的。

总结：

1、纯虚函数声明如下： virtual void funtion1()=0; 纯虚函数一定没有定义，纯虚函数用来规范派生类的行为，即接口。包含纯虚函数的类是抽象类，抽象类不能定义实例，但可以声明指向实现该抽象类的具体类的指针或引用。

2、虚函数声明如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；虚函数必须实现，如果不实现，编译器将报错，错误提示为：

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

3、对于虚函数来说，父类和子类都有各自的版本。由多态方式调用的时候动态绑定。

4、实现了纯虚函数的子类，该纯虚函数在子类中就编程了虚函数，子类的子类即孙子类可以覆盖该虚函数，由多态方式调用的时候动态绑定。

5、虚函数是C++中用于实现多态(polymorphism)的机制。核心理念就是通过基类访问派生类定义的函数。

6、在有动态分配堆上内存的时候，析构函数必须是虚函数，但没有必要是纯虚的。

7、友元不是成员函数，只有成员函数才可以是虚拟的，因此友元不能是虚拟函数。但可以通过让友元函数调用虚拟成员函数来解决友元的虚拟问题。

8、析构函数应当是虚函数，将调用相应对象类型的析构函数，因此，如果指针指向的是子类对象，将调用子类的析构函数，然后自动调用基类的析构函数。

有纯虚函数的类是抽象类，不能生成对象，只能派生。他派生的类的纯虚函数没有被改写，那么，它的派生类还是个抽象类。

定义纯虚函数就是为了让基类不可实例化化

因为实例化这样的抽象数据结构本身并没有意义。

或者给出实现也没有意义

实际上我个人认为纯虚函数的引入，是出于两个目的

1、为了安全，因为避免任何需要明确但是因为不小心而导致的未知的结果，提醒子类去做应做的实现。

2、为了效率，不是程序执行的效率，而是为了编码的效率。

什么是虚函数？

那些被virtual关键字修饰的成员函数，就是虚函数。虚函数的作用，用专业术语来解释就是实现多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离；用形象的语言来解释就是实现以共同的方法，但因个体差异而采用不同的策略。

虚函数声明如下：virtual ReturnType FunctionName(Parameter)；

虚函数必须实现，如果不实现，编译器将报错，错误提示为：

error LNK****: unresolved external symbol "public: virtual void __thiscall

ClassName::virtualFunctionName(void)"



为什么要用纯虚函数？

在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。为了解决这个问题，方便使用类的多态性，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual
ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重写以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。

在什么情况下使用纯虚函数(pure vitrual function)?
1，当想在基类中抽象出一个方法，且该基类只做能被继承，而不能被实例化；
2，这个方法必须在派生类(derived class)中被实现；
如果满足以上两点，可以考虑将该方法申明为pure virtual function.

C++中析构函数可以为纯虚吗?

答案是可以，那么这样实现的目的是什么呢？当然是避免实例化。

但因为派生类不可能来实现基类的析构函数，所以基类析构函数虽然可以标为纯虚，但是仍必须实现析构函数，否则派生类无法继承，也无法编译通过。
注意事项：
构造函数不能是虚函数。而且，在构造函数中调用虚函数，实际执行的是父类的对应函数，因为自己还没有构造好,
多态是被disable的。

纯虚函数通常没有定义体，但也完全可以拥有

析构函数可以是纯虚的，但纯虚析构函数必须有定义体，因为析构函数的调用是在子类中隐含的

转自：http://www.cnblogs.com/ms-frank/archive/2008/01/16/1041310.html

转自：http://www.cnblogs.com/fzhe/archive/2013/01/02/2842513.html

转自：http://blog.csdn.net/hackbuteer1/article/details/7558868