为什么纯虚函数不提供函数体语法？这样不是更方便么？
这个问题很有意思，也触及了C++设计中的一个核心哲学。你觉得纯虚函数不提供函数体更方便，这其实是一个很自然的直觉，尤其是在我们习惯了写函数并需要为其提供实现的场景下。但C++的设计者之所以选择这种方式，背后有着更深刻的考量，是为了在面向对象设计中实现更强的抽象和约定，同时避免潜在的二义性。
我们来一步步剖析这个问题。
什么是纯虚函数？
首先，我们得明确纯虚函数的概念。在C++中，一个虚函数，如果通过在函数声明的末尾加上 `= 0;` 来标记，那么它就被称为纯虚函数。
```c++
class Base {
public:
virtual void show() = 0; // 这是一个纯虚函数
// ...
};
```
它的核心特点是：
1. 强制派生类实现： 任何直接或间接继承自 `Base` 的非抽象派生类，都必须为 `show()` 这个纯虚函数提供一个具体的实现。如果派生类没有实现，那么它本身也会成为一个抽象类，无法实例化。
2. 基类不能实例化： 包含纯虚函数的类本身是抽象类（Abstract Class），不能创建该类的对象。
你觉得“提供函数体语法更方便”的思路
你的想法很有道理。如果纯虚函数可以提供一个空的函数体，比如这样：
```c++
class Base {
public:
virtual void show() = 0 {} // 想象中的语法
// ...
};
```
或者这样：
```c++
class Base {
public:
virtual void show() {
// 这里是空的，但是提供了实现
} = 0; // 这样标记是不是更清晰？
// ...
};
```
从“方便”的角度来看，这似乎能省去派生类写一个空实现的麻烦：
```c++
// 如果Base允许上面那种语法，那么派生类可以不用写：
class Derived : public Base {
// 不需要写 void show() override {} 了
};
```
对于某些场景，比如我们只想定义一个接口，但又希望有一个“默认”行为（虽然是空的），这似乎更直观。
C++设计者为什么没有这样做？更深层的理由
然而，C++的设计者之所以没有选择这种“更方便”的方式，是为了维护和强化其在面向对象设计中的核心价值：纯粹的抽象和严格的接口约定。
1. “= 0” 的意义：无实现，只声明
纯虚函数 `= 0;` 的核心含义是：“这个函数在基类中没有实现，它的实现完全由派生类负责。”
这是一种对派生类的强制性要求和承诺。当你在函数声明后看到 `= 0;` 时，你的第一反应应该是：“哦，我必须在这个类里实现它。”
如果允许提供函数体，哪怕是空的，就会引入一种模糊性：
是否真的需要派生类实现？ 如果基类已经提供了一个空的实现，那么派生类如果也提供一个空的实现，似乎是多余的。但如果派生类有特殊的逻辑呢？
“= 0”的语义被削弱： `= 0` 这个符号在C++中已经形成了一种约定俗成的意义，代表着“未实现”和“必须在派生类中实现”。如果允许函数体，这个约定就被打破了，可能会让开发者产生困惑。
2. 强化接口（Interface）的角色
纯虚函数是实现C++中“接口”概念的关键。一个类如果只包含纯虚函数，并且不包含任何数据成员（或只包含静态数据成员），那么它就是一个纯粹的接口类。
纯粹的约定： 在这种设计模式下，基类定义了一系列操作（方法），但不关心这些操作的具体实现细节。它只约定了“应该有什么样的操作”。派生类则负责提供这些操作的具体实现，并且可以通过指向基类指针来调用这些具体实现，实现多态。
避免默认行为的干扰： 如果基类允许提供默认的（哪怕是空的）实现，那么当派生类没有明确重写这个函数时，就会调用基类的默认实现。这与纯粹的“接口定义”理念有些冲突。接口的目的是定义契约，而不是提供默认行为。默认行为更像是普通虚函数的范畴。
3. 避免二义性与误解
想象一下，如果允许 `virtual void func() = 0 {}` 这样的语法。
对于派生类开发者： 当看到派生类继承了一个有空实现的纯虚函数时，他可能会想：“这个函数我已经继承了基类提供的（空）实现，我还需要重写它吗？如果我重写了，是不是就覆盖了基类的‘默认空实现’？如果我不重写，是不是就默认使用了基类的空实现？” 这种不确定性会增加理解代码的难度。
对于编译器： 编译器需要处理这种情况下的调用链。当调用一个派生类未实现但基类有空实现的纯虚函数时，是调用基类的空实现，还是报错？为了保持清晰和避免复杂性，直接禁止在纯虚函数中提供任何形式的实现是更安全、更直接的做法。
4. “= 0” 是对“链接器”的一种指示
从更底层的角度看，`= 0` 也可以被视为一种特殊的标记，告诉链接器：“这个函数的定义不在当前翻译单元（.cpp文件）中，它应该由一个外部符号（派生类）提供。” 如果提供了函数体，那么这个函数就有了定义，链接器就可以找到它，这与 `= 0` 所传达的“无定义，待实现”的意义是矛盾的。
总结一下
你感觉方便，是因为我们习惯于函数都需要有具体的实现。但C++的设计理念更侧重于：
“= 0”是一种信号： 信号是“这是一个抽象方法，你必须在我这里（派生类）实现它，我本身没有能力做任何事情。”
纯粹的抽象性： 纯虚函数就是为了定义“应该是什么样的接口”，而不是提供“可以怎么样”的默认行为。如果需要默认行为，那是普通虚函数的工作。
明确的契约： 它强迫派生类开发者必须思考并提供该方法的具体行为，从而构筑起稳固的多态体系。
允许提供函数体，即使是空的，都会削弱这种强制性和清晰性，引入不必要的模糊和潜在的误解。C++宁愿让开发者多写几行空的`override {}`来明确表示对基类接口的遵守，也不愿冒着破坏抽象模型和增加歧义的风险。
可以这样类比：你建造一座楼的蓝图（基类），你划了一个房间（纯虚函数），但你明确告诉大家这个房间是空的，里面需要你自己去装修（派生类实现）。如果你说“这个房间是空的，但你可以把它当成一个简易的仓库（提供空函数体）”，这就会让人犹豫：是不是所有人都应该用这个简易仓库？还是我可以把它装修成卧室？而C++的设计选择的是前者，它要的是绝对的清晰和责任划分。
我们来一步步剖析这个问题。
什么是纯虚函数？
首先，我们得明确纯虚函数的概念。在C++中，一个虚函数，如果通过在函数声明的末尾加上 `= 0;` 来标记，那么它就被称为纯虚函数。
```c++
class Base {
public:
virtual void show() = 0; // 这是一个纯虚函数
// ...
};
```
它的核心特点是：
1. 强制派生类实现： 任何直接或间接继承自 `Base` 的非抽象派生类，都必须为 `show()` 这个纯虚函数提供一个具体的实现。如果派生类没有实现，那么它本身也会成为一个抽象类，无法实例化。
2. 基类不能实例化： 包含纯虚函数的类本身是抽象类（Abstract Class），不能创建该类的对象。
你觉得“提供函数体语法更方便”的思路
你的想法很有道理。如果纯虚函数可以提供一个空的函数体，比如这样：
```c++
class Base {
public:
virtual void show() = 0 {} // 想象中的语法
// ...
};
```
或者这样：
```c++
class Base {
public:
virtual void show() {
// 这里是空的，但是提供了实现
} = 0; // 这样标记是不是更清晰？
// ...
};
```
从“方便”的角度来看，这似乎能省去派生类写一个空实现的麻烦：
```c++
// 如果Base允许上面那种语法，那么派生类可以不用写：
class Derived : public Base {
// 不需要写 void show() override {} 了
};
```
对于某些场景，比如我们只想定义一个接口，但又希望有一个“默认”行为（虽然是空的），这似乎更直观。
C++设计者为什么没有这样做？更深层的理由
然而，C++的设计者之所以没有选择这种“更方便”的方式，是为了维护和强化其在面向对象设计中的核心价值：纯粹的抽象和严格的接口约定。
1. “= 0” 的意义：无实现，只声明
纯虚函数 `= 0;` 的核心含义是：“这个函数在基类中没有实现，它的实现完全由派生类负责。”
这是一种对派生类的强制性要求和承诺。当你在函数声明后看到 `= 0;` 时，你的第一反应应该是：“哦，我必须在这个类里实现它。”
如果允许提供函数体，哪怕是空的，就会引入一种模糊性：
是否真的需要派生类实现？ 如果基类已经提供了一个空的实现，那么派生类如果也提供一个空的实现，似乎是多余的。但如果派生类有特殊的逻辑呢？
“= 0”的语义被削弱： `= 0` 这个符号在C++中已经形成了一种约定俗成的意义，代表着“未实现”和“必须在派生类中实现”。如果允许函数体，这个约定就被打破了，可能会让开发者产生困惑。
2. 强化接口（Interface）的角色
纯虚函数是实现C++中“接口”概念的关键。一个类如果只包含纯虚函数，并且不包含任何数据成员（或只包含静态数据成员），那么它就是一个纯粹的接口类。
纯粹的约定： 在这种设计模式下，基类定义了一系列操作（方法），但不关心这些操作的具体实现细节。它只约定了“应该有什么样的操作”。派生类则负责提供这些操作的具体实现，并且可以通过指向基类指针来调用这些具体实现，实现多态。
避免默认行为的干扰： 如果基类允许提供默认的（哪怕是空的）实现，那么当派生类没有明确重写这个函数时，就会调用基类的默认实现。这与纯粹的“接口定义”理念有些冲突。接口的目的是定义契约，而不是提供默认行为。默认行为更像是普通虚函数的范畴。
3. 避免二义性与误解
想象一下，如果允许 `virtual void func() = 0 {}` 这样的语法。
对于派生类开发者： 当看到派生类继承了一个有空实现的纯虚函数时，他可能会想：“这个函数我已经继承了基类提供的（空）实现，我还需要重写它吗？如果我重写了，是不是就覆盖了基类的‘默认空实现’？如果我不重写，是不是就默认使用了基类的空实现？” 这种不确定性会增加理解代码的难度。
对于编译器： 编译器需要处理这种情况下的调用链。当调用一个派生类未实现但基类有空实现的纯虚函数时，是调用基类的空实现，还是报错？为了保持清晰和避免复杂性，直接禁止在纯虚函数中提供任何形式的实现是更安全、更直接的做法。
4. “= 0” 是对“链接器”的一种指示
从更底层的角度看，`= 0` 也可以被视为一种特殊的标记，告诉链接器：“这个函数的定义不在当前翻译单元（.cpp文件）中，它应该由一个外部符号（派生类）提供。” 如果提供了函数体，那么这个函数就有了定义，链接器就可以找到它，这与 `= 0` 所传达的“无定义，待实现”的意义是矛盾的。
总结一下
你感觉方便，是因为我们习惯于函数都需要有具体的实现。但C++的设计理念更侧重于：
“= 0”是一种信号： 信号是“这是一个抽象方法，你必须在我这里（派生类）实现它，我本身没有能力做任何事情。”
纯粹的抽象性： 纯虚函数就是为了定义“应该是什么样的接口”，而不是提供“可以怎么样”的默认行为。如果需要默认行为，那是普通虚函数的工作。
明确的契约： 它强迫派生类开发者必须思考并提供该方法的具体行为，从而构筑起稳固的多态体系。
允许提供函数体，即使是空的，都会削弱这种强制性和清晰性，引入不必要的模糊和潜在的误解。C++宁愿让开发者多写几行空的`override {}`来明确表示对基类接口的遵守，也不愿冒着破坏抽象模型和增加歧义的风险。
可以这样类比：你建造一座楼的蓝图（基类），你划了一个房间（纯虚函数），但你明确告诉大家这个房间是空的，里面需要你自己去装修（派生类实现）。如果你说“这个房间是空的，但你可以把它当成一个简易的仓库（提供空函数体）”，这就会让人犹豫：是不是所有人都应该用这个简易仓库？还是我可以把它装修成卧室？而C++的设计选择的是前者，它要的是绝对的清晰和责任划分。
网友意见
纯虚函数本来就是没有函数体的函数啊？
就算提供了这样的语法，又能怎样体现“更方便”？
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