[Effective C++]条款07:为多态基类声明virtual析构函数

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于 2025-03-04 19:00:00 首次发布

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1、C++中，给多态基类声明虚析构函数（virtual destructor）

是为了确保在使用基类指针删除派生类对象时，能够正确调用派生类的析构函数，从而避免资源泄漏或未定义行为。

1.1、多态场景下的析构问题
当基类指针指向派生类对象时，如果基类的析构函数不是虚函数，那么通过基类指针删除对象时，只会调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数。这会导致派生类中的资源无法正确释放。

class Base{
public:
    ~Base() {std::cout << "Base destructor" << std::endl; }  // 基类非虚析构函数
}

class Derived : public Base{
public:
    ~Derived(){std::cout << "Derived destructor" << std::endl;} // 派生类析构函数
}

int main(){
    Base *prt = new Derived();
    delete ptr;
    return 0;
}

输出：
- Derived 的析构函数没有被调用，可能导致派生类中的资源泄漏
Base destructor

1.2、虚析构函数的作用
将上面的基类析构函数设置为虚函数后，通过基类指针删除派生类对象时，会先调用派生类的析构函数，再调用基类的析构函数，确保所有资源正确释放。

class Base{
public:
   virtual ~Base() {std::cout << "Base destructor" << std::endl; }  // 基类虚析构函数
}

class Derived : public Base{
public:
    ~Derived(){std::cout << "Derived destructor" << std::endl;} // 派生类析构函数
}

int main(){
    Base *prt = new Derived();
    delete ptr;
    return 0;
}
输出：
- 派生类和基类的析构函数都被正确调用
Derived destructor
Base destructor

2、为什么将基类的析构函数设置为虚函数（virtual）后，通过基类指针删除派生类对象时，会正确调用派生类的析构函数？

这种行为是由C++的多态机制和虚函数表（vtable）的实现机制决定的。

2.1、多态与虚函数表(vtable)
当类中声明了虚函数（包括虚析构函数）时，编译器会为该类生成一个虚函数表（vtable）。虚函数表示一个存储虚函数指针的数组，每个虚函数在表中有一个对应的条目。

虚函数表的作用：在运行时，通过虚函数表动态决定调用哪个函数，从而实现多态
虚函数表的内容：包括类的虚函数地址（包括虚析构函数、其他虚函数等）
每个对象在内存中会包含一个指向其虚函数表的指针（通常称为vptr），这个指针在对象构造时被初始化。

2.2、虚析构函数的实现原理
当基类的析构函数是虚函数时，派生类的析构函数也会自动改为虚函数（即使没有显示声明为virtual）。编译器会为基类和派生类分别生成虚函数表，并将虚函数的地址放入表中。

class Base {
public:
    virtual ~Base() { std::cout << "Base destructor\n"; } // 虚析构函数
};

class Derived : public Base {
public:
    ~Derived() { std::cout << "Derived destructor\n"; } // 自动成为虚函数
};