虚函数与纯虚函数(C++与Java虚函数的区别)的深入分析

虚函数的概念

虚函数是一个定义在基类中的函数，它具有在运行时确定所调用的具体方法的能力，而不是在编译时确定。虚函数可以通过在函数的声明前加上关键字virtual来声明。

在C++中，使用虚函数可以实现多态，能够让同名的函数在不同的对象上具有不同的行为，这是面向对象的一个基本概念。

纯虚函数的概念

纯虚函数是一种在基类中声明但没有实现的虚函数，它没有实际的函数体和实现。在C++中，使用纯虚函数可以让派生类强制实现特定的函数，并且不能创建实例对象。

定义纯虚函数的方式是在虚函数的声明后面加上=0，例如：

class A {
public:
    virtual void foo() = 0; // 声明一个纯虚函数
};

一个类如果包含一个纯虚函数，便成了抽象类，抽象类不能实例化，只能通过派生子类来实现。

虚函数与纯虚函数的区别

虚函数和纯虚函数都是使用关键字virtual来声明的，在语法上比较相似，但二者之间有重要的区别：

虚函数可以被子类重载并实现，而纯虚函数必须被子类实现。
虚函数有函数体，可以在基类中定义，也可以在派生类中定义，而纯虚函数没有函数体，只能在派生类中定义。
虚函数不强制子类去实现它，而纯虚函数必须被子类实现。

C++与Java虚函数的区别

在C++和Java中，虚函数都可以实现多态的效果，具有相似的功能。在语言层面上，两者的实现机制略有不同：

C++中使用虚函数表的方式实现多态，每个对象都有一个唯一的虚函数表，用于存储虚函数的地址。
Java中使用方法调用的动态绑定机制实现多态，每个对象都有一个指向其类信息的引用。

另外，C++中还有纯虚函数的概念，而Java中并没有。Java中使用抽象类和接口来实现类似于C++中的纯虚函数的功能。

示例说明1：C++中使用虚函数实现多态

#include <iostream>
using namespace std;

// Base class
class Shape {
public:
    virtual void draw() {
        cout << "Shape::draw()" << endl;
    }
};

// Derived class
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Circle::draw()" << endl;
    }
};

// Derived class
class Triangle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Triangle::draw()" << endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shape;

    Circle circle;
    shape = &circle;
    shape->draw();

    Triangle triangle;
    shape = &triangle;
    shape->draw();

    return 0;
}

在这个例子中，Shape类是一个基类，而Circle和Triangle类是派生类，它们都从Shape类继承而来。Shape类中定义了一个虚函数draw()，Circle和Triangle类中都重载了这个函数。在main()函数中，声明了一个指针shape，然后将其指向不同的对象，并调用draw()函数，利用多态的特性所产生的效果就是，输出不同派生类中重载的函数结果。

示例说明2：C++中使用纯虚函数实现抽象类

#include <iostream>
using namespace std;

// Abstract class
class Shape {
public:
    // Pure virtual function
    virtual void draw() = 0;
};

// Derived class
class Circle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Circle::draw()" << endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shape;
    Circle circle;
    shape = &circle;
    shape->draw();

    return 0;
}

在这个例子中，Shape类被声明为一个抽象类，它包含了一个纯虚函数draw()，派生类Circle必须重载draw()函数才能被实例化。在main()函数中，声明了一个指针shape，将其指向Circle类的对象，并调用draw()函数，输出Circle::draw()的结果。因为Shape类是一个抽象类，所以不能被实例化。