面试题：C++ 中纯虚函数在接口设计里如何体现多态性

纯虚函数与接口设计实现多态性的原理：
- 在C++中，纯虚函数是一种特殊的虚函数，它在基类中只声明而不定义，其语法形式为在虚函数声明后加上 = 0。
- 包含纯虚函数的类被称为抽象类，抽象类不能实例化对象。
- 接口设计通常是通过抽象类来实现的，抽象类定义了一组纯虚函数，这些纯虚函数就是接口的规范。
- 派生类继承抽象类后，必须实现抽象类中的所有纯虚函数，否则派生类也将成为抽象类。
- 当通过基类指针或引用调用这些纯虚函数时，C++的动态绑定机制会根据对象的实际类型来调用相应派生类的实现，从而实现多态性。
代码示例：

#include <iostream>

// 抽象基类，定义接口
class Shape {
public:
    // 纯虚函数，计算面积
    virtual double area() const = 0;
    // 纯虚函数，绘制图形
    virtual void draw() const = 0;
};

// 派生类，继承自Shape
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;
public:
    Circle(double r) : radius(r) {}
    // 实现基类的纯虚函数，计算圆的面积
    double area() const override {
        return 3.14159 * radius * radius;
    }
    // 实现基类的纯虚函数，绘制圆
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a circle." << std::endl;
    }
};

// 派生类，继承自Shape
class Rectangle : public Shape {
private:
    double width;
    double height;
public:
    Rectangle(double w, double h) : width(w), height(h) {}
    // 实现基类的纯虚函数，计算矩形的面积
    double area() const override {
        return width * height;
    }
    // 实现基类的纯虚函数，绘制矩形
    void draw() const override {
        std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 创建Shape类型的指针数组
    Shape* shapes[2];
    shapes[0] = new Circle(5.0);
    shapes[1] = new Rectangle(4.0, 3.0);

    // 通过基类指针调用派生类的函数，实现多态
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        std::cout << "Area of shape " << i + 1 << " is: " << shapes[i]->area() << std::endl;
        shapes[i]->draw();
        delete shapes[i];
    }

    return 0;
}

在上述代码中，Shape 类是一个抽象类，包含两个纯虚函数 area 和 draw，这两个函数定义了形状相关操作的接口。Circle 和 Rectangle 类继承自 Shape 类，并实现了这些纯虚函数。在 main 函数中，通过 Shape 类型的指针数组来存储不同派生类对象的指针，当调用 area 和 draw 函数时，会根据指针实际指向的对象类型（Circle 或 Rectangle）来调用相应的函数实现，从而展示了多态性。

星途面试题库

面试题：C++ 中纯虚函数在接口设计里如何体现多态性

知识考点

面试题答案