C++系列(纯虚函数和抽象类)
下面通过一个例子来说明纯虚函数的定义方法
在这个类当中,我们定义了一个普通的虚函数,并且也定义了一个纯虚函数。那么,纯虚函数是什么呢??从上面的定义可以看到,纯虚函数就是没有函数体,同时在定义的时候,其函数名后面要加上“= 0”。
纯虚函数的实现原理
本节从虚函数表的角度来说明纯虚函数的实现原理。
上面就是我们在前面课程讲到的多态的实现原理,在讲这一部分的时候,讲到了虚函数表以及虚函数表指针。如果我们定义了Shape这样的类,那么,Shape类当中,因为有虚函数和纯虚函数,所以,它一定有一个虚函数表,当然,也就一定有一个虚函数表指针。如果是一个普通的虚函数,那么,在虚函数表中,其函数指针就是一个有意义的值;如果是一个纯虚函数,那么,在虚函数表中,其函数指针的值就是0。也就是说,在虚函数表当中,如果是纯虚函数,那么就实实在在的写上0,如果是普通的虚函数,那就肯定是一个有意义的值。通过对纯虚函数的讲解,大家也一定会发现:纯虚函数也一定是某个类的成员函数,那么,包含纯虚函数的类也叫作什么呢?我们把包含纯虚函数的类称之为抽象类。比如刚刚举的Shape类当中就含有一个计算周长的纯虚函数,那么,我们就说这个Shape类是一个抽象类。大家可以想一想,如果我们使用Shape这个类去实例化一个对象,那么这个对象实例化之后,如果想要去调用纯虚函数(比如要去调用这个计算周长的纯虚函数),那怎么去调用呢???我们说,显然是无法调用的。所以,我们得出一个结论:对于抽象类来说,C++是不允许它去实例化对象的。也就是说,抽象类无法实例化对象。那么,如果我们强行写成如下形式:
比如上面的,从栈中或者堆中去实例化一个对象,此时,如果我们去运行程序的话,计算机就会报错。而且,不仅如此,对于抽象类的子类也可以是抽象类。比如:我们如果定义一个Person的类如下:
因为人是要工作的,所以定义了一个work()函数,同时还定义了一个打印信息的函数。由于人比较抽象,所以也不知道工作要做啥,所以就定义work()为纯虚函数,同时,也不知道该打印啥信息,所以也定义成了纯虚函数。当我们使用Worker这个类去继承Person类的时候,我们可以想象一下,对于工人来说,其工种是非常多的,单单一个工人,我们倒是可以一些他的信息(比如:这个工人的名字,工号等等),但是,这个工人是什么工作,具体是做什么的,我们也没有办法清晰明了的描述出来,所以这个时候,我们可以也把它定义成一个纯虚函数,如下所示。此时,这个Worker类作为Person的子类来说,它也是一个抽象类。
当我们明确了这个工人是什么工种(比如他是一名清洁工),清洁工这个类继承了Worker类(清洁工也是工人的一种),那么work()这个函数就有了一个明确的定义了(比如:他的工作就是扫地,我们可以将其打印出来),如下图所示。那么,此时,我们就可以使用清洁工(Dustman)这个类去实例化对
到此,我们需要强调说明一点的是:对于抽象类来说,它无法实例化对象,而对于抽象类的子类来说,只有把抽象类中的纯虚函数全部实现之后,那么这个子类才可以实例化对象。
纯虚函数和抽象类的代码实践
题目描述:
/* ************************************************ */
/* 纯虚函数和抽象类
1. Person类,成员函数:构造函数,虚析构函数,纯虚函数work(),数据成员:名字 m_strName
2. Worker类,成员函数:构造函数,work(),数据成员:年龄m_iAge
3. Dustman类,成员函数:构造函数,work()
*/
/* ************************************************ */
程序框架:
首先,我们来验证一下,含有纯虚函数的类,即抽象类能否实例化对象
头文件(Person.h)
#ifndef PERSON_H
#define PERSON_H#include <string>
using namespace std;
class Person
{
public:Person(string name);virtual void work() = 0; //定义函数work()为纯虚函数virtual ~Person() { }
private:string m_strName;
};#endif
源程序(Person.cpp)
#include "Person.h"Person::Person(string name)
{m_strName = name;
}
我们看到Person.h文件中定义了一个纯虚函数work(),即此时Person这个类是一个抽象类。接下来我们在main函数中去实例化一个Person类的对象看看情况如何?
主调程序(demo.cpp)
#include <stdlib.h>#include "Person.h"using namespace std;int main()
{Person person("Zhangsan");system("pause");return 0;
}
此时,我们调试一下程序(F7)看一看结果如何?运行结果如下:
我们可以看到错误提示:”Person”是一个抽象类,不能实例化。当我们双击这一行错误提示行的时候,箭头就会指向程序代码中的main函数中的实例化语句。
接着,我们看一看抽象类的子类是否能够实例化?
我们使用Worker这个类来继承Person类,如下:
头文件(Worker.h)
#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H#include "Person.h"
class Worker:public Person
{
public:Worker(string name, int age);
private:int m_iAge;
};#endif
源程序(Worker.cpp)
#include <iostream>
#include "Worker.h"using namespace std;Worker::Worker(string name, int age):Person(name)
{m_iAge = age;
}
我们看到,在Worker这个类当中,我们并没有对work()这个函数做特别的处理,而是从Person类中完全继承下来了。由于Person类中的work()函数是一个纯虚函数,那么这就导致Worker这个类也变成了一个抽象类。那么,此时我们在main函数中去实例化一个Worker类的对象的话,结果如何呢?
主调程序(demo.cpp)
#include <iostream>
#include <stdlib.h>#include "Person.h"
#include "Worker.h"using namespace std;int main()
{Worker worker("ZhangSan", 30);system("pause");return 0;
}
此时,我们调试一下程序(F7)看一看结果如何?运行结果如下:
我们可以看到错误提示:”Worker”是一个抽象类,不能实例化。当我们双击这一行错误提示行的时候,箭头就会指向程序代码中的main函数中的实例化语句。
接下来,我们在Worker这个类中,对work()函数进行实现,然后再实例化一个Worker类对象,看一看结果又是如何?
头文件(Worker.h)
#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H#include "Person.h"
class Worker:public Person
{
public:Worker(string name, int age);virtual void work();
private:int m_iAge;
};#endif
我们看到对于Worker这个类来说,其中也有一个work()函数。我们来看一看Worker.cpp文件
源程序(Worker.cpp)
#include <iostream>
#include "Worker.h"using namespace std;Worker::Worker(string name, int age):Person(name)
{m_iAge = age;
}void Worker::work()
{cout << "work()" << endl;
}
在这里,我们看到,在Worker.cpp中对work()这个函数进行了实现,此时我们再来实例化Worker对象如下:
主调程序(demo.cpp)
#include <iostream>
#include <stdlib.h>#include "Person.h"
#include "Worker.h"using namespace std;int main()
{Worker worker("ZhangSan", 30);system("pause");return 0;
}
此时,我们调试一下程序(F7)看一看结果如何?运行结果如下:
从结果看到,此时计算机编译通过。这样,也就从另一个角度说明了,Worker这个类虽然继承自抽象类Person类,但此时Worker类中已经没有了纯虚函数,但凡是虚函数,也已经被实现了。
从上面我们可以看到:如果Worker类中的work()函数也不进行实现,那么Worker这个类仍然是一个抽象类,也就不能进行实例化,此时,就待依赖Worker的子类来实现纯虚函数,从而就将此重任交给了清洁工(Dustman)这个类。那么,往往这种情况是存在的,因为对于人类来说,劳动这个函数很抽象,不知道该如何劳动,而到了Worker这个类中,劳动仍然比较抽象,因为我们虽然知道其是一个工人,但工人的工种有很多,工种不同,其具体劳动也不是不一样的,所以在Worker这个类当中,对work进行实现,往往显得也不太合适。那么,更多情况下,是在更具体的类中去实现work这个函数。比如说,在清洁工(Dustman)这个类中,工作就已经很明确了,他的工作就是扫地,所以对work进行实现的时候,就打印出“扫地”就行了,如下:
头文件(Worker.h)
#ifndef WORKER_H
#define WORKER_H#include "Person.h"
class Worker:public Person
{
public:Worker(string name, int age);
private:int m_iAge;
};#endif
源程序(Worker.cpp)
#include <iostream>
#include "Worker.h"using namespace std;Worker::Worker(string name, int age):Person(name)
{m_iAge = age;
}
头文件(Dustman.h)
#ifndef DUSTMAN_H
#define DUSTMAN_H#include "Worker.h"class Dustman:public Worker
{
public:Dustman(string name, int age);virtual void work();
};
#endif
源程序(Dustman.cpp)
#include "Dustman.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Dustman::Dustman(string name, int age):Worker(name,age)
{}void Dustman::work()
{cout << "扫地" << endl;
}
主调程序(demo.cpp)
#include <stdlib.h>
#include "Dustman.h"
#include "Person.h"
#include "Worker.h"using namespace std;int main()
{Dustman dustman("ZhangSan", 30);system("pause");return 0;
}
此时,我们调试一下程序(F7)看一看结果如何?运行结果如下:
从结果看到,此时计算机编译通过。从而我们可以得到如下结论:对于一个含有纯虚函数的类(抽象类)来说,其无法进行实例化。
————————————————
版权声明:本文为CSDN博主「yuanchunsi」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/yuanchunsi/article/details/78833899
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