抽象类

抽象类的定义

只要有<code>纯虚函数的类就是抽象类

什么是纯虚函数？

纯虚函数是一种特殊的虚函数，它是没有函数体的虚函数

纯虚函数的语法：

class <类名>

{

public:

virtual <类型><函数名>(<参数表>) = 0;

};

纯虚函数的特点：

子类继承父类的纯虚函数之后，可以对它进行重写，在子类中被重写的纯虚函数就拥有函数体，并能正常使用了

纯虚函数只有声明，没有具体的实现。它为子类提供了一个统一的接口，具体的实现细节则由各个子类根据需要来定义。

纯虚函数的声明以必须以 = 0 结尾，表明该函数没有实现，它只是一个接口。

不能直接调用没有被重写的纯虚函数，因为它们没有实现。如果试图在父类中调用纯虚函数，将导致编译错误。

不能在模板类中将成员函数定义为纯虚函数，因为模板类本身并不是具体的类，而是一种生成类的蓝图。

抽象类的特点

包含至少一个纯虚函数

抽象类不能实例化出对象

抽象类通常作为基类，通过它提供一种公共的接口或模板，让子类来实现这些接口。

子类会继承父类的纯虚函数，并且可以对继承的纯虚函数进行重写，在子类中被重写的纯虚函数就拥有函数体，就和正常的虚函数一样能正常使用了

子类如果继承了父类的纯虚函数，但是没有把它们全部重写，那么子类中就也有纯虚函数了，那么子类就也是抽象类，也无法实例化出对象

抽象类的作用

主要作用是：

作为一个父类供其他类继承，它里面的函数一般都是纯虚函数，因为纯虚函数没有函数体，所以可以把纯虚函数作为纯粹的接口

其他类继承了之后

只要重写父类中的所有纯虚函数，提供具体的实现

然后借助多态对接口进行调用

例

class Car

{

public:

virtual void Drive() = 0;

};

class Benz :public Car

{

public:

virtual void Drive()

{

cout << "Benz-舒适" << endl;

}

};

class BMW :public Car

{

public:

virtual void Drive()

{

cout << "BMW-操控" << endl;

}

};

void Test()

{

Car* pBenz = new Benz;

pBenz->Drive();

Car* pBMW = new BMW;

pBMW->Drive();

}

int main()

{

Test();

return 0;

}

多态的原理

虚函数指针和虚函数表

只要一个类拥有了虚函数，编译器就会为它维护一张表，这张表就是虚函数表。

虚函数表本质是一个存虚函数指针的指针数组，一般情况这个数组最后面放了一个nullptr。

这个类定义的所有虚函数的地址都存储在这张虚函数表中

拥有虚函数表的类实例化出来的对象中都会多存储一个指针，这个指针就是虚函数表指针

而虚函数指针就指向虚函数表的首地址

例

子类会继承父类的虚函数表

父类如果拥有虚函数表，那么它就一定拥有虚函数

子类继承时就会把虚函数也继承下来，并且子类还会继承父类的虚函数表【继承到的是父类虚函数表的拷贝】

子类的虚函数表的特点：

子类继承到的虚函数表是父类的虚函数表的拷贝，它们的首地址是不一样的，所以<code>并非是同一张虚函数表

例

子类如果重写了父类的虚函数，那么子类的虚函数表中与重写的虚函数对应的位置的地址，就会从父类中的虚函数的地址，改为子类重写的虚函数的地址

例

总结一下子类的虚函数表的生成：

先将父类中的虚函数表内容拷贝一份到子类的虚函数表中

如果子类重写了父类中某个虚函数

在子类的虚函数表中：用子类自己的虚函数的地址覆盖虚函数表中父类的虚函数的地址

多态的原理

结合上面虚函数表和虚函数指针的特点，就可以推导出多态的原理：

定义一个父类类型的指针，指向父类对象或者子类对象根据指向的对象中存储的虚函数指针找到子类或者父类的虚函数表，再在里面找到对应函数名和参数表[可能重载]的虚函数的地址

这样的话指向子类对象时，找到的就是子类的虚函数表

指向父类对象时，找的就是父类的虚函数表如果子类里的虚函数没有重写，那么虚函数表中的父类虚函数地址就<code>没有被覆盖，调用的就还是父类的因为子类可以重新定义自己类中的虚函数，这样就可以同一指针指向的对象不同，但调用同名的函数，得到的结果不同

例

原理图如下

当父类A类型的指针p<code>指向父类A的对象时：

就可以通过指向的对象找到它里面存储的虚函数指针，再借此找到对应的虚函数表，最后直接在虚函数表里面拿出要调用的虚函数（上图中的A::func()）的地址，进行调用

指向子类B的对象的时候同理