一、引言
在C++面向对象编程中，纯虚类（Pure Virtual Classes）是一个特殊的抽象基类，它包含一个或多个纯虚函数。纯虚函数是在基类中声明的虚函数，但它在基类中没有定义（只有声明）。任何包含纯虚函数的类都是抽象类，这意味着这样的类不能被实例化。纯虚类的设计是为了提供一种机制，让程序员能够定义一种接口或协议，要求所有继承该类的子类都必须实现这些纯虚函数。
二、纯虚函数的定义
纯虚函数是通过在函数声明的末尾添加= 0来定义的。这告诉编译器这个函数是一个纯虚函数，它没有任何实现，需要在派生类中被重写。纯虚函数的声明语法如下：
cpp
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class AbstractClass { |
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public: |
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virtual void pureVirtualFunction() = 0; // 纯虚函数 |
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// 其他成员函数和数据成员... |
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}; |
在上面的例子中，AbstractClass是一个包含纯虚函数pureVirtualFunction的抽象类。
三、纯虚类的用途
纯虚类的主要用途是作为一个接口或协议，确保所有继承它的子类都遵循某种特定的行为。通过声明纯虚函数，基类为子类定义了一个必须实现的函数签名。子类必须提供纯虚函数的实现，否则它们也将是抽象类，不能被实例化。
纯虚类通常用于以下场景：
接口设计：当你想定义一个通用的接口，让不同的类实现相同的功能时，可以使用纯虚类。例如，你可以定义一个Shape纯虚类，其中包含一个draw纯虚函数，然后让不同的形状类（如Circle、Rectangle等）继承Shape类并实现draw函数。
插件架构：在插件式应用程序中，纯虚类可以定义插件必须实现的接口。这样，不同的插件开发者可以编写遵循相同接口的插件，而应用程序本身可以动态加载这些插件并执行它们的功能。
设计模式：纯虚类经常用于设计模式（如工厂模式、观察者模式等）中，以定义一组必须实现的接口。
四、使用纯虚类的注意事项
不能实例化：由于纯虚类包含纯虚函数，它们不能被实例化。尝试实例化纯虚类将导致编译错误。
必须重写纯虚函数：任何继承纯虚类的子类都必须为纯虚类中的每个纯虚函数提供实现。否则，子类也将是抽象类，不能被实例化。
析构函数：如果纯虚类中包含析构函数，它应该是虚析构函数（即使它是纯虚的）。这是为了确保当通过基类指针或引用删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数。
五、示例代码
下面是一个使用纯虚类的示例代码：
cpp
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#include <iostream> |
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// 纯虚类Shape |
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class Shape { |
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public: |
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virtual void draw() = 0; // 纯虚函数 |
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virtual ~Shape() {} // 虚析构函数 |
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}; |
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// Circle类继承Shape类并实现draw函数 |
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class Circle : public Shape { |
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public: |
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void draw() override { |
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std::cout << "Drawing a circle." << std::endl; |
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} |
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}; |
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// Rectangle类继承Shape类并实现draw函数 |
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class Rectangle : public Shape { |
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public: |
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void draw() override { |
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std::cout << "Drawing a rectangle." << std::endl; |
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} |
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}; |
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int main() { |
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// 不能直接创建Shape对象，因为它是纯虚类 |
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// Shape* shape = new Shape(); // 错误！ |
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// 创建Circle和Rectangle对象，并调用它们的draw函数 |
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Shape* circle = new Circle(); |
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circle->draw(); // 输出 "Drawing a circle." |
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delete circle; |
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Shape* rectangle = new Rectangle(); |
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rectangle->draw(); // 输出 "Drawing a rectangle." |
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delete rectangle; |
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return 0; |
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} |
在上面的示例中，Shape是一个纯虚类，它包含一个纯虚函数draw。Circle和Rectangle类继承Shape类并实现了draw函数。然后，我们通过基类指针调用派生类对象的draw函数，展示了多态性的使用。
