Чисто виртуальные функции и абстрактные типы

Когда виртуальная функция не переопределена в производном классе, то при вызове ее в объекте производного класса вызывается версия из базового класса. Однако во многих случаях невоз­можно ввести содержательное определение виртуальной функции в базовом классе. Например, при объявлении базового класса figure в предыдущем примере определение функции show_area() не несет никакого содержания. Она не вычисляет и не выводит на экран площадь объекта какого-либо типа. Имеется два способа действий в подобной ситуации. Первый, подобно предыдущему примеру, заключается в выводе какого-нибудь предупреждающего сообщения. Хотя такой подход полезен в некоторых ситуациях, он не является универсальным. Могут быть такие виртуальные функции, которые обязательно должны быть определены в производных классах, без чего эти производные классы не будут иметь никакого значения. Например, класс triangle бесполезен, если не определена функция show_area(). В таких случаях необходим метод, гарантирующий, что производные классы действительно определят все необходимые функции. Язык C++ предлагает в качестве решения этой проблемы чисто виртуальные функции.

Чисто виртуальная функция (pure virtual function) является функцией, которая объявляется в базовом классе, но не имеет в нем определения. Поскольку она не имеет определения, то есть тела в этом базовом классе, то всякий производный класс обязан иметь свою собственную версию определения. Для объявления чисто виртуальной функции используется следующая общая форма:

virtual тип имя_функции(список параметров) = 0;

Здесь тип обозначает тип возвращаемого значения, а имя_функции является именем функции. На­пример, следующая версия функции show_area() класса figure является чисто виртуальной функцией.

class figure

{

double x, у;

public:

void set_dim(double i, double j=0) { x = i; у = j; }

virtual void show_area() = 0; // чисто виртуальная

};

При введении чисто виртуальной функции в производном классе обязательно необходимо опре­делить свою собственную реализацию этой функции. Если класс не будет содержать определения этой функции, то компилятор выдаст ошибку.

Если какой-либо класс имеет хотя бы одну чисто виртуальную функцию, то такой класс называется абстрактным (abstract). Важной особенностью абстрактных классов является то, что не существует ни одного объекта данного класса. Вместо этого абстрактный класс служит в качестве базового для других производных классов. Причина, по которой абстрактный класс не может быть ис­пользован для объявления объекта, заключается в том, что одна или несколько его функций-членов не имеют определения. Тем не менее, даже если базовый класс является абстрактным, все равно можно объявлять указатели или ссылки на него, с помощью которых затем поддерживает­ся полиморфизм времени выполнения.