C++纯虚函数、虚函数、实函数、抽象类，重载、重写、重定义

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　　首先，面向对象程序设计（object-oriented programming）的核心思想是数据抽象、继承、动态绑定。通过数据抽象，可以使类的接口与实现分离，使用继承，可以更容易地定义与其他类相似但不完全相同的新类，使用动态绑定，可以在一定程度上忽略相似类的区别，而以统一的方式使用它们的对象。

　　虚函数的作用是实现多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离，采用共同的方法，但因个体差异而采用不同的策略。纯虚函数则是一种特殊的虚函数。虚函数联系到多态，多态联系到继承。

一、虚函数

1 . 定义

　　C++的虚函数主要作用是“运行时多态”，父类中提供虚函数的实现，为子类提供默认的函数实现。

　　子类可以重写父类的虚函数实现子类的特殊化。

　　如下就是一个父类中的虚函数：

class A
{
public:
    virtual void out2(string s)
    {
        cout<<"A(out2):"<<s<<endl;
    }
};

　　当我们在派生类中覆盖某个函数时，可以在函数前加virtual关键字。然而这不是必须的，因为一旦某个函数被声明成虚函数，则所有派生类中它都是虚函数。任何构造函数之外的非静态函数都可以是虚函数。派生类经常（但不总是）覆盖它继承的虚函数，如果派生类没有覆盖其基类中某个虚函数，则该虚函数的行为类似于其他的普通成员，派生类会直接继承其在基类中的版本。

2 . 动态绑定

　　当我们使用基类的引用（或指针）调用一个虚函数时将发生动态绑定（dynamic binding）。因为我们直到运行时才能知道到底调用了哪个版本的虚函数，可能是基类中的版本也可能是派生类中的版本，判断的依据是引用（或指针）所绑定的对象的真实类型。与非虚函数在编译时绑定不同，虚函数是在运行时选择函数的版本，所以动态绑定也叫运行时绑定（run-time binding）。

3 . 静态类型与动态类型

　　静态类型指的是变量声明时的类型或表达式生成的类型，它在编译时总是已知的；动态类型指的是变量或表达式表示的内存中的对象的类型，它直到运行时才可知。当且仅当通过基类的指针或引用调用虚函数时，才会在运行时解析该调用，也只有在这种情况下对象的动态类型才有可能与静态类型不同。如果表达式既不是引用也不是指针，则它的动态类型永远与静态类型一致。

二、纯虚函数

1 . 定义

　　C++中包含纯虚函数的类，被称为是“抽象类”。抽象类不能使用new出对象，只有实现了这个纯虚函数的子类才能new出对象。

　　C++中的纯虚函数更像是“只提供申明，没有实现”，是对子类的约束，是“接口继承”。

　　C++中的纯虚函数也是一种“运行时多态”。

　　如下面的类包含纯虚函数，就是“抽象类”：

class A
{
public:
    virtual void out1(string s)=0;
    virtual void out2(string s)
    {
        cout<<"A(out2):"<<s<<endl;
    }
};

　　请注意，纯虚函数应该只有声明，没有具体的定义，即使给出了纯虚函数的定义也会被编译器忽略。

2.引入原因：
      1) 为了方便使用多态特性，我们常常需要在基类中定义虚拟函数。
      2) 在很多情况下，基类本身生成对象是不合情理的。例如，动物作为一个基类可以派生出老虎、孔雀等子类，但动物本身生成对象明显不合常理。
     为了解决上述问题，引入了纯虚函数的概念，将函数定义为纯虚函数（方法：virtual ReturnType Function()= 0;），则编译器要求在派生类中必须予以重载以实现多态性。同时含有纯虚拟函数的类称为抽象类，它不能生成对象。这样就很好地解决了上述两个问题。

三、普通函数(no-virtual)

　　普通函数是静态编译的，没有运行时多态，只会根据指针或引用的“字面值”类对象，调用自己的普通函数。

　　普通函数是父类为子类提供的“强制实现”。

　　因此，在继承关系中，子类不应该重写父类的普通函数，因为函数的调用至于类对象的字面值有关。

四、重载、重写、重定义

六、 抽象基类

　　含有（或者未经覆盖直接继承）纯虚函数的类叫抽象基类（abstract base class）。抽象基类负责定义接口，而后续的其他类可以覆盖该接口。如果派生类中没有重新定义纯虚函数，而只是继承基类的纯虚函数，则这个派生类仍然还是一个抽象基类。因为抽象基类含有纯虚函数（没有定义），所以我们不能创建一个抽象基类的对象，但可以声明指向抽象基类的指针或引用。

　　之所以要存在抽象类，最主要是因为它具有不确定因素。我们把那些类中的确存在，但是在父类中无法确定具体实现的成员函数称为纯虚函数。纯虚函数是一种     特殊的虚函数，它只有声明，没有具体的定义。抽象类中至少存在一个纯虚函数；存在纯虚函数的类一定是抽象类。存在纯虚函数是成为抽象类的充要条件。
　　

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
    virtual void out1()=0;  ///由子类实现
    virtual ~A(){};
    virtual void out2() ///默认实现
    {
        cout<<"A(out2)"<<endl;
    }
    void out3() ///强制实现
    {
        cout<<"A(out3)"<<endl;
    }
};

class B:public A
{
public:
    virtual ~B(){};
    void out1()
    {
        cout<<"B(out1)"<<endl;
    }
    void out2()
    {
        cout<<"B(out2)"<<endl;
    }
    void out3()
    {
        cout<<"B(out3)"<<endl;
    }
};

int main()
{
    A *ab=new B;
    ab->out1();
    ab->out2();
    ab->out3();
    cout<<"************************"<<endl;
    B *bb=new B;
    bb->out1();
    bb->out2();
    bb->out3();
　　 bb->A::out3();

    delete ab;
    delete bb;
    return 0;
}

 

out3()是一个实函数的重定义.
调用ab->out3();会去调A类中的out3(),它是在我们写好代码的时候就会定好的。因为out3()不是虚函数，不会动态绑定，也就是根据它是由A类定义的,这样就调用这个类的函数。 
out2()是虚函数。调用ab->out2();会调用bb中保存的对象中对应的这个函数。这是由于new的B对象。 
out1()与out2()一样,只是在基类中不需要写函数实现。
同时，还可以通过作用域运算符来实现在子类中调用父类的虚函数。

 

总结：

①.虚函数必须实现，不实现编译器会报错。

②.父类和子类都有各自的虚函数版本。由多态方式在运行时动态绑定。

③.通过作用域运算符可以强行调用指定的虚函数版本。

④.纯虚函数声明如下：virtual void funtion()=0; 纯虚函数无需定义。包含纯虚函数的类是抽象基类，抽象基类不能创建对象，但可以声明指向抽象基类的指针或引用。

⑤.派生类实现了纯虚函数以后，该纯虚函数在派生类中就变成了虚函数，其子类可以再对该函数进行覆盖。

⑥.析构函数通常应该是虚函数，这样就能确保在析构时调用正确的析构函数版本。

C++纯虚函数、虚函数、实函数、抽象类，重载、重写、重定义

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