【C++】仮想関数と純粋仮想関数の違いを徹底解説！宣言方法と使い分けのポイント

C++のオブジェクト指向プログラミングにおいて、ポリモーフィズム（多態性）を実現するために欠かせないのが「仮想関数（Virtual Function）」です。さらに、その特殊な形として「純粋仮想関数（Pure Virtual Function）」が存在します。本記事では、この2つの違いを比較表とサンプルコードを使いながら、初心者にもわかりやすく解説します。

仮想関数と純粋仮想関数の違い一覧

簡単にまとめると、仮想関数は「デフォルトの動作を持つ上書き可能な関数」であり、純粋仮想関数は「派生クラスに実装を強制するための宣言だけの関数」という違いがあります。

仮想関数（virtual function）とは

仮想関数は、基本クラスのポインタや参照を通じて呼び出した際に、実際のオブジェクトの型に応じた関数が実行される仕組みです。virtualキーワードを付けて宣言し、基本クラス内に処理内容（定義）を記述します。派生クラスでオーバーライドするかどうかは自由で、オーバーライドしない場合は基本クラスの実装がそのまま使われます。

サンプルコード

#include <iostream>
using namespace std;

class B {
public:
    // 仮想関数：基本クラスに定義がある
    virtual void s() {
        cout << " In Base \n";
    }
};

class D : public B {
public:
    void s() { // オーバーライド
        cout << "In Derived \n";
    }
};

int main(void) {
    D d;            // クラスDのオブジェクト
    B *b = &d;      // B* 型のポインタが d を指す
    b->s();         // 派生クラスの s() が呼ばれる
    return 0;
}

実行結果

In Derived

この例では、ポインタの型は B* ですが、実際に指しているオブジェクトは D のインスタンスです。関数が仮想関数として宣言されているため、実行時に派生クラス D::s() が呼び出されます。これが仮想関数による動的ディスパッチ（動的結合）です。

純粋仮想関数（pure virtual function）とは

純粋仮想関数は、宣言の末尾に「= 0」を付けることで定義します。基本クラスには実装を持たず、派生クラスでのオーバーライドを必須とします。また、純粋仮想関数を1つでも持つクラスは「抽象クラス」となり、直接インスタンス化することはできません。インターフェースや設計上の共通契約を定めたい場合に活用されます。

サンプルコード

#include<iostream>
using namespace std;

class B {
public:
    virtual void s() = 0; // 純粋仮想関数
};

class D : public B {
public:
    void s() { // 必ずオーバーライドが必要
        cout << " Virtual Function in Derived class\n";
    }
};

int main() {
    B *b;           // 抽象クラスBはインスタンス化できないため、ポインタのみ使用
    D dobj;         // クラスDのオブジェクト
    b = &dobj;      // B* 型のポインタが dobj を指す
    b->s();         // 派生クラスの s() が呼ばれる
}

実行結果

Virtual Function in Derived class

この例では、基本クラス B の s() は実装を持たない純粋仮想関数です。もし派生クラス D が s() をオーバーライドしていなければ、コンパイルエラーになります。このように、純粋仮想関数は「派生クラスに特定の機能の実装を強制する」ための強力な仕組みです。

まとめ

• 仮想関数：基本クラスに定義があり、派生クラスでのオーバーライドは任意。デフォルトの動作を提供したい場合に使用。
• 純粋仮想関数：「= 0」で宣言され定義を持たない。派生クラスへの実装強制と抽象クラス化を実現し、インターフェース設計に利用される。

両者を正しく使い分けることで、柔軟で拡張性の高いC++プログラムを設計できます。ぜひ実際にコードを書いて、挙動の違いを確認してみてください。