5.2+纯虚函数与抽象类1

在C++编程中，"纯虚函数与抽象类"是一个重要的面向对象概念，它们是实现多态性的重要机制。在给定的描述中，我们看到一个关于二维图形类族的设计问题，这涉及到如何通过抽象基类（即抽象类）和纯虚函数来构建一个灵活的类层次结构。 让我们理解什么是纯虚函数。纯虚函数是在基类中声明的，但没有定义的虚函数。它的声明形式如下： ```cpp virtual 函数类型 函数名(参数列表) = 0; ``` 例如，在二维图形的例子中，`getArea` 函数被声明为纯虚函数： ```cpp virtual double getArea() = 0; ``` 纯虚函数的存在使得包含它的类成为一个抽象类。抽象类不能被实例化，但可以作为其他类的基类。这样的设计允许我们创建一个通用的接口，而具体的实现则由派生类提供。在`TwoDimensionalShape`类中，`getArea` 和 `show` 被声明为纯虚函数，意味着任何派生自`TwoDimensionalShape`的类必须提供这些函数的具体实现。 派生类如`Circle`, `Square` 和 `Triangle` 都实现了`getArea` 和 `show` 函数，这样就可以针对每个具体的图形类型执行不同的操作。例如，`Square` 的 `getArea` 实现会计算边长的平方，而 `Circle` 的 `getArea` 则会计算圆周率与半径平方的乘积。在`test`函数中，我们可以传入任何类型的二维图形对象，并调用这些通用的接口方法，实现多态性。 在上述代码示例中，`main`函数创建了`Square` 和 `Circle` 对象，并用 `test` 函数测试它们。由于 `test` 函数接受 `TwoDimensionalShape` 的引用，它能处理任何派生自 `TwoDimensionalShape` 的对象，无需关心具体是哪种类型的图形。这就是多态带来的好处——代码的通用性和可扩展性。如果之后增加一个新的图形类型，如椭圆，`test` 函数不需要修改，因为所有图形都遵循相同的接口。 接下来，讨论了一个消费场景，这进一步展示了虚函数的应用。在 `Person` 类中，`spend` 函数被声明为虚函数，这意味着在派生类 `Father` 和 `Son` 中可以重写它以实现各自特定的消费行为。`Father` 可能有管理家庭预算的责任，而 `Son` 的消费可能与游戏或学习相关。通过虚函数，我们可以确保调用 `spend` 函数时，实际执行的是对应对象类型的行为，即使是在基类指针或引用上调用。 纯虚函数和抽象类是C++中实现多态和接口规范的关键工具。它们允许我们定义一个通用的基类，强制派生类提供特定的功能，同时保持代码的灵活性和可扩展性。在面向对象设计中，正确地利用这些特性可以提高代码的可读性、可维护性和复用性。