面试题：C++抽象基类的纯虚函数特性

Question

在C++中，抽象基类通常包含纯虚函数。请解释纯虚函数的定义和作用，并举例说明如何在抽象基类中声明和在派生类中实现纯虚函数。

Answer 1

纯虚函数的定义

纯虚函数是在基类中声明的虚函数，它在基类中没有定义具体的实现，要求任何派生类必须定义自己的版本。其声明格式为在虚函数声明语句后加上 = 0。

纯虚函数的作用

1. 定义接口：为派生类提供一个通用的接口，派生类必须实现这些函数，以保证多态性的正确实现。这使得不同的派生类可以以不同的方式实现相同的功能。
2. 抽象概念：用于表示一些抽象的概念，这些概念在基类层面无法给出具体的实现，只有在更具体的派生类中才有意义。例如，“图形”作为一个抽象概念，其“绘制”操作在具体的“圆形”“矩形”等派生类中有不同实现。

示例代码

// 抽象基类
class Shape {
public:
    // 纯虚函数声明
    virtual void draw() const = 0;
};

// 派生类1
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

// 派生类2
class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
    }
};

在上述代码中，Shape 类是抽象基类，其中的 draw 函数是纯虚函数。Circle 和 Rectangle 是 Shape 的派生类，它们必须实现 draw 函数。这样，通过 Shape 指针或引用调用 draw 函数时，会根据实际对象的类型（Circle 或 Rectangle）调用相应的 draw 实现，从而实现多态性。