C++ 中純虛函式如何促進多態性？

在 C++ 中，純虛函數在基底類別中被宣告但沒有實現，迫使衍生類別實現特定行為，以促進多態性。衍生類別必須實作所有純虛函數，否則它們也必須成為抽象類別。純虛函數可確保只有實作了所有純虛函數的類別才能用作抽象類別的指標或引用，從而確保多態性。在圖形繪製等實際案例中，它可以確保所有形狀物件都能回應 draw() 調用，實現多態性，提高程式碼的可擴展性和可維護性。

C++ 中純虛函數：多型性的推動力量

在C++ 中，純虛函數是一種特殊的成員函數，它在基類中被聲明但沒有實現。它被用於繼承層次結構中，以強制衍生類別實作特定行為。

純虛函數的工作原理

當一個類別包含一個或多個純虛函數時，它被稱為 抽象類別。衍生類別必須實作所有基底類別的純虛函數，否則它們也必須成為抽象類別。

如果一個衍生類別沒有實作其基底類別的所有純虛函數，則實例化該衍生類別將產生錯誤。這可以確保多態性，因為只有實現了所有純虛函數的類別才能被用作抽象類別的指標或引用。

C++ 程式碼範例

考慮一個帶有Drawable 基底類別的形狀繼承層次結構：

class Drawable {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 纯虚函数
};

class Circle : public Drawable {
public:
    void draw() override;  // 实现 draw()
};

class Square : public Drawable {
public:
    void draw() override;  // 实现 draw()
};

在Drawable 基底類別中，draw() 是一個純虛函數。這意味著衍生類別 Circle 和 Square 必須實作 draw() 才能實例化。

實戰案例：圖形繪製

假設計有以下繪製應用程序，其中一個視窗包含不同形狀的物件：

#include <vector>

// 创建一个形状向量
std::vector<Drawable*> shapes;

// 添加形状到向量
shapes.push_back(new Circle());
shapes.push_back(new Square());

// 循环遍历形状并绘制它们
for (Drawable* shape : shapes) {
    shape->draw();
}

由於draw() 是一個純虛函數，程式可以確保所有形狀物件都能響應draw() 調用，從而實現多態性。

結論

純虛函數在 C++ 中是促進多態性的強大工具。它們確保派生類實現所有必要的行為，從而提高代碼的可擴展性和可維護性。它們在基於繼承的設計模式中扮演著關鍵角色，並且在許多現實世界應用中都有使用。

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