9.6.5  抽象类

包含纯虚函数的类被称为抽象类，因为我们不能定义包含纯虚函数的类的对象。抽象类存在的唯一用途，就是定义派生类。如果抽象类的派生类将基类的纯虚函数仍然定义为纯虚函数，则该派生类也是抽象类。

我们不应该从上一个CContainer类的示例中得出抽象类不能拥有数据成员的结论。抽象类可以拥有数据成员和函数成员。纯虚函数是否存在是判断给定的类是否是抽象类的唯一条件。同样的道理，抽象类可以拥有多个纯虚函数。这种情况下，派生类必须给出基类中每个纯虚函数的定义，否则将仍然是抽象类。如果我们忘记将派生类的Volume()函数指定为const，则派生类同样将仍然是抽象类，因为它不仅包含我们定义的非const函数Volume()，还包含const纯虚函数成员Volume()。

试一试：抽象类

我们可以连同原来的CBox类一起再实现一个CCan类-- 它可能表示啤酒或可乐罐，令这两个类都派生自9.6.4小节定义的CContainer类。作为CContainer类的子类，CBox类的定义如下所示：

// Box.h for Ex9_10  
#pragma once  
#include "Container.h" // For CContainer definition  
#include <iostream> 
using std::cout;  
using std::endl;  
 
class CBox: public CContainer   // Derived class  
{  
public:  
 
// Function to show the volume of an object  
virtual void ShowVolume() const  
{  
cout << endl 
<< "CBox usable volume is " << Volume();  
}  
 
// Function to calculate the volume of a CBox object  
virtual double Volume() const  
{ return m_Length*m_Width*m_Height; }  
 
// Constructor  
CBox(double lv = 1.0, double wv = 1.0, double hv = 1.0)  
                                 :m_Length(lv), 
m_Width(wv), m_Height(hv){}  
protected:  
double m_Length;  
double m_Width;  
double m_Height;  
}; 

不带阴影的行与以前CBox类的版本相同。CBox类实质上与以前的示例中一样，只是这次我们将其指定为从CContainer类派生。Volume()函数在这个类中被完全定义(如果CBox类要用来定义对象，那么就必须如此)。仅有的其他选择是将其指定为纯虚函数，因为该函数在基类中就是纯虚函数，但那样我们将不能创建CBox对象。

我们可以像下面这样在Can.h头文件中定义CCan类：

// Can.h for Ex9_10  
#pragma once  
#include "Container.h" // For CContainer definition  
extern const double PI; // PI is defined elsewhere  
 
class CCan: public CContainer  
{  
public:  
// Function to calculate the volume of a can  
virtual double Volume() const  
{ return 0.25*PI*m_Diameter*m_Diameter*m_Height; }  
 
// Constructor  
CCan(double hv = 4.0, double dv = 2.0): 
m_Height(hv), m_Diameter(dv){}  
 
protected:  
double m_Height;  
double m_Diameter;  
};  

CCan类也定义了Volume()函数，只不过依据的公式是hπr2，这里的h是罐的高度，r是罐体横截面的半径。CCan对象的体积是高乘以底面积。该函数中的表达式假定有一个已定义的全局常量PI，因此我们使用一条extern语句来指出PI是个在其他地方定义的const double类型的全局变量-- 该变量在本程序中是在Ex9_10.cpp文件中定义的。另外注意，我们在CBox类中重新定义了ShowVolume()函数，但在CCan类中却没有这样做。当我们得到程序的输出时，将看出结果有所不同。

我们可以用下面这个包含main()函数的源文件，练习一下这些类的用法。

// Ex9_10.cpp  
// Using an abstract class  
#include "Box.h" // For CBox and CContainer  
#include "Can.h" // For CCan (and CContainer)  
#include <iostream>     // For stream I/O  
using std::cout;  
using std::endl;  
 
const double PI= 3.14159265;    // Global definition for PI  
 
int main(void)  
{  
// Pointer to abstract base class  
// initialized with address of CBox object  
CContainer* pC1 = new CBox(2.0, 3.0, 4.0);  
 
// Pointer to abstract base class  
// initialized with address of CCan object  
CContainer* pC2 = new CCan(6.5, 3.0);  
 
pC1->ShowVolume(); // Output the volumes of the two  
pC2->ShowVolume(); // objects pointed to  
cout << endl;  
 
delete pC1;     // Now clean up the free store  
delete pC2;     // ....  
 
return 0;  
} 

示例说明

在这个程序中，我们声明了两个指向基类CContainer的指针。我们虽然不能定义CContainer对象(因为CContainer是抽象类)，但仍然可以定义指向CContainer的指针，然后即可使用这种指针来存储派生类对象的地址。事实上，我们可以使用该指针存储类型为CContainer的直接或间接子类的任何对象的地址。指针pC1被赋予在自由存储器中由new运算符创建的CBox对象的地址。第二个指针以类似的方式被赋予CCan对象的地址。

注意：

当然，由于派生类对象是动态创建的，因此我们不再需要它们时必须使用delete运算符清理自由存储器。我们可以翻到第4章回顾关于delete运算符的内容。

该示例产生的输出如下：

CBox usable volume is 24  
Volume is 45.9458 

因为我们已经在CBox类中定义了ShowVolume()函数，所以CBox对象将调用该函数的派生类版本。我们在CCan类中没有定义这个函数，因此CCan对象将调用从基类继承的基类版本。因为Volume()函数在两个派生类中都是以虚函数形式实现的(必须如此，因为该函数在基类中是纯虚函数)，所以对该函数的调用是在程序执行时被解析的，被选择的函数版本将属于被指向的对象所属的类。因此，对指针pC1来说，被调用的是CBox类的函数版本。对指针pC2而言，被调用的却是CCan类的函数版本。因此在每种情况下，我们都能获得正确的结果。

我们还可以只使用一个指针，并赋予该指针对象CCan的地址(在调用CBox对象的Volume()函数之后)。基类指针可以包含任何派生类对象的地址，即使相同的基类派生出多个不同的子类也无妨。因此，我们可以在整个派生类的范围内自动选择适当的虚函数。本小节的内容确实给我们留下了深刻的印象，不是吗？