C++ 中纯虚函数如何促进多态性？

在 C++ 中，纯虚函数在基类中被声明但没有实现，迫使派生类实现特定行为，以促进多态性。派生类必须实现所有纯虚函数，否则它们也必须成为抽象类。纯虚函数可确保只有实现了所有纯虚函数的类才能用作抽象类的指针或引用，从而确保多态性。在图形绘制等实际案例中，它可以确保所有形状对象都能响应 draw() 调用，实现多态性，提高代码的可扩展性和可维护性。

C++ 中纯虚函数：多态性的推动力量

在 C++ 中，纯虚函数是一种特殊的成员函数，它在基类中被声明但没有实现。它被用于继承层次结构中，以强制派生类实现特定行为。

纯虚函数的工作原理

当一个类包含一个或多个纯虚函数时，它被称为 抽象类。派生类必须实现所有基类的纯虚函数，否则它们也必须成为抽象类。

如果一个派生类没有实现其基类的所有纯虚函数，则实例化该派生类将产生错误。这可以确保多态性，因为只有实现了所有纯虚函数的类才能被用作抽象类的指针或引用。

C++ 代码示例

考虑一个带有 Drawable 基类的形状继承层次结构：

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 基类中，draw() 是一个纯虚函数。这意味着派生类 Circle 和 Square 必须实现 draw() 才能实例化。

实战案例：图形绘制

假设计有以下绘制应用程序，其中一个窗口包含不同形状的对象：

#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();
}

由于 draw() 是一个纯虚函数，程序可以确保所有形状对象都能响应 draw() 调用，从而实现多态性。

结论

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需的行為，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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