C++人该知道的N个问题与做法：为以实现多态的基类声明虚析构函数

亦凉 2022-12-05 02:16 128阅读 0赞

## 前言--问题所在 ##

假设我们需要记录颜色，因此设计一个Color基类和一些派生类：

class Color{
    public:
        Color();
        ~Color();
    };
    class Red: public Color {...};
    class Green : public Color {...};
    class Blue: public Color {...};

有时我们只想操作对应的颜色，但不操心其内部的计算，通常会用指针指向一个Color对象；

Color* getColor();  //返回指针，指向一个Color子类的动态分配对象

函数会”返回一个基类指针，指向新生成的子类对象“；

为了避免内存泄漏和其他资源，我们要将函数返回的每一个对象都适当的delete掉：

Color* pCol = getColor();
    delete pCol;

依赖使用者去执行delete动作，通常是不好的，也会伴随着错误倾向，万一使用者忘记delete就完蛋了，纵使使用者每一件事都做对了，仍然没办法知道程序是如何运行的。

> 然而问题出在 Color返回的指针指向一个派生类对象(例如Red),而那个对象却经由一个基类指针被删除,而目前的基类没有虚析构函数。这将引来一个问题,因为C++明确指出,**当派生类对象经由一个基类指针被删除,而该基类没有虚析构函数,实际执行时通常发生的是对象的派生部分没被销毁。**如果 getColor返回指针指向一个Red对象,其内的 Red成分(也就是声明于Red类内的成员变量)很可能没被销毁,而 Red的析构函数也未能执行起来。然而其基类Color部分通常会被销毁,于是造成一个诡异的“局部销毁”对象的结果。这就是形成资源泄漏、数据结构损坏、在调试器上浪费许多时间的罪魁祸首。

## 消除“恐惧”的最好方法 ##

消除这个问题的做法很简单：给基类添加一个虚析构函数，此后就会销毁整个对象，包括所有派生的部分：

class Color{
    public:
        Color();
        virtual ~Color();
    };
    Color* pCol = getColor();
    delete pCol;        //行为正确

**任何 class只要带有 virtual函数都几乎确定应该也有一个 virtual析构函数。**

## 其他： ##

如果 class不含 virtual函数,通常表示它并不意图被用做一个基类。当不企图被当作基类,令其析构函数为 virtual往往是个馊主意。考虑一个用来表维空间点坐标的类：

class Point {     //ー个二维空间点
    public:
        Point(int xcoord, int ycoord);
        ~Point();
    private:
        int x,y;
    };

如果int占用32bits，那么 Point对象可塞入一个64-bit的缓存器中（x，y两个int）。更有甚者，这样一个 Point对象可被当做一个“64-bit量”传给以其他语言如C或 FORTRAN撰写的函数。然而当 Point的析构函数是 virtual,形势就变了。

了解虚函数的大家都知道:

欲实现 virtual函数,对象必须携带某些信息,主要用来在运行期决定哪一个virtual函数该被调用。这份信息通常是由一个所谓vpr( virtual table pointer)指针指出，vpt指向一个由函数指针构成的数组,称为vtbl( virtual table)，每一个带有 virtual函数的 class 都有一个相应的vtbl，当对象调用某一 virtual函数，实际被调用的函数取决于该对象的vpr所指的那个vtbl---编译器在其中寻找适当的函数指针。

virtual函数的实现细节不重要。重要的是如果 Point class内含 virtual函数，其对象的体积会增加：在32-bit计算机体系结构中将从占用64bits(为了存放两个int)变为96bits(两个int，加上一个vptr)；在64bit计算机体系结构中可能占用64-128bits，因为指针在这样的计算机结构中占64bits，因此，为 Point添加一个vptr会增加其对象大小达50%~100%， Point对象不再能够塞入一个64bit缓存器,而C++的 Point对象也不再和其他语言(如C)内的相同声明有着一样的结构(因为其他语言的对象并没有vptr),因此也就不再可能把它传至(或接受自)其他语言所写的函数,除非你明确补偿vptr----那属于实现细节,也因此不再具有移植性。

### 所以，人们的心得是：只有当类中至少有一个虚函数时，才为类声明虚析构函数 ###