C++ 虚拟函数与抽象基类：探究多态编程的基础

在 C 中，多态性通过虚拟函数和抽象基类实现。虚拟函数允许在派生类中覆盖基类函数，而抽象基类包含纯虚函数，迫使派生类提供实现。这允许使用基类指针访问派生类对象，并根据对象的实际类型调用适当的方法，从而实现多态编程。

C 虚拟函数与抽象基类：多态编程的基础

概述

多态性是面向对象编程（OOP）中的关键概念，它允许对象以不同的方式响应相同的消息。在 C 中，我们使用虚拟函数和抽象基类来实现多态性。

虚拟函数

定义：虚拟函数是基类中声明但仅在派生类中实现的成员函数。当通过基类指针调用虚拟函数时，将调用派生类的实现。

语法：

class Base {
public:
    virtual void print() const;
};

class Derived : public Base {
public:
    virtual void print() const override;
};

override 关键字表明我们正在覆盖基类的虚拟函数。

抽象基类

定义：抽象基类是至少包含一个纯虚函数的基类。纯虚函数没有定义，仅由派生类实现。

语法：

class Base {
public:
    virtual void f() const = 0;
};

实战案例：形状类层次

考虑一个形状层次结构，其中每个形状类都具有计算其面积的 area() 方法。

Base 类 Shape：

class Shape {
public:
    virtual double area() const = 0;
};

派生类 Circle 和 Rectangle：

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double radius) : _radius(radius) {}

    double area() const override {
        return M_PI * _radius * _radius;
    }

private:
    double _radius;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(double width, double height) : _width(width), _height(height) {}

    double area() const override {
        return _width * _height;
    }

private:
    double _width, _height;
};

主函数：

int main() {
    Shape* s1 = new Circle(5);
    Shape* s2 = new Rectangle(3, 4);

    std::cout << "Circle area: " << s1->area() << std::endl;
    std::cout << "Rectangle area: " << s2->area() << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Circle area: 78.5398
Rectangle area: 12

优势

• 允许对派生类对象进行多态访问
• 提高代码的可重用性和可扩展性
• 支持代码的解耦和维护

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