純虛擬函式、抽象類別（Abstract class）

C++ Gossip: 純虛擬函式、抽象類別（Abstract class）

C++預設函式成員都不是虛擬函式，如果要將某個函式成員宣告為虛擬函式，則要加上"virtual"關鍵字，然而C++提供一種語法定義「純虛擬函式」（Pure virtual function），指明某個函式只是提供一個介面，要求繼承的子類別必須重新定義該函式，定義純虛擬函式除了使用關鍵字"virtual"之外，要在函式定義之後緊跟著'='並加上一個0，例如：

class Some {
public:
// 純虛擬函式
virtual void someFunction() = 0;
....
};

一個類別中如果含有虛擬函式，則該類別為一「抽象類別」（Abstract class），該類別只能被繼承，而不能用來直接生成實例，如果試圖使用一個抽象類別來生成實例，則會發生編譯錯誤。

以下舉個實際的例子，先假設您設計了兩個類別：ConcreteCircle與HollowCircle：

class
ConcreteCircle {

public:

    void radius(double radius) {

_radius = radius;

    }

    double radius() {

return _radius;

    }

    void render() {

cout << "畫一個半徑 " 

<< _radius 

<< " 的實心圓"

<< endl;

    }

private:

    double _radius;

};

class HollowCircle {
public:
    void radius(double radius) {
         _radius = radius;
    }
    double radius() {
        return _radius;
    }
    void render() {
         cout << "畫一個半徑 "
              << _radius
              << " 的空心圓"
              << endl;
    }
private:
    double _radius;
};

顯然的，這兩個類別除了render()方法的實作內容不同之外，其它的定義是一樣的，而且這兩個類別所定義的顯然都是「圓」的一種類型，您可以定義一個抽象的AbstractCircle類別，將ConcreteCircle與HollowCircle中相同的行為與定義提取（Pull up）至抽象類別中：

AbstractCircle.h

#ifndef ABSTRACTCIRCLE
#define ABSTRACTCIRCLE

class AbstractCircle {
public:
    void radius(double radius) {
        _radius = radius;
    }
    double radius() {
        return _radius;
    }
    // 宣告虛擬函式
    virtual void render() = 0;
 
protected:
    double _radius;
};

#endif

注意到在類別宣告了虛擬函式render()，所以AbstractCircle是個抽象類別，它只能被繼承，繼承了AbstractCircle的類別必須實作render()函式，接著您可以讓ConcreteCircle與HollowCircle類別繼承AbstractCircle方法並實作 render()函式：

HollowCircle.h

#include <iostream> 
#include "AbstractCircle.h"
using namespace std; 

class HollowCircle : public AbstractCircle {
public:
    void render() {
        cout << "畫一個半徑 " 
             << _radius 
             << " 的空心圓"
             << endl;
    }
};

ConcreteCircle.h

#include <iostream> 
#include "AbstractCircle.h"
using namespace std; 

class ConcreteCircle : public AbstractCircle {
public:
    void render() {
        cout << "畫一個半徑 " 
             << _radius 
             << " 的實心圓"
             << endl;
    }
};

由於共同的定義被提取至AbstractCircle類別中，並於衍生類別中繼承了下來，所以在ConcreteCircle與HollowCircle 中無需重覆定義，只要定義個別對render()的處理方式就行了，而由於ConcreteCircle與HollowCircle都是 AbstractCircle的子類別，因而可以使用AbstractCircle上所定義的虛擬操作介面，來操作子類別實例上的方法，如下所示：

main.cpp

#include <iostream> 
#include "AbstractCircle.h"
#include "ConcreteCircle.h"
#include "HollowCircle.h"
using namespace std; 

void render(AbstractCircle &circle) {
    circle.render();
}

int main() {
    ConcreteCircle concrete;
    concrete.radius(10.0);
    render(concrete);
 
    HollowCircle hollow;
    hollow.radius(20.0);
    render(hollow);
 
    return 0;
}

執行結果：

畫一個半徑 10 的實心圓
畫一個半徑 20 的空心圓

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