C++虚析构函数的介绍与解析

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当使用基类指针释放派生类的对象时，需要将基类的析构函数声明为virtual，这是C++的一条规范，今天花了些时间探讨了下。

先构建两个类：father类 和son类，简单定义下：

class Father
{
public:
 Father(void);
public:
 virtual ~Father(void);
 void description();
private:
 int m_i_gen;
};

子类

class Son: public Father
{
public:
 Son(void);
public: 
  ~Son(void);

 void description();

private:
 int m_i_num;

};

问题一：虚析构函数与普通虚函数有什么区别

    首先，在C++中，每个类都只有一个析构函数，比如在子类Son中，便不能再添加父类father的虚函数virtual ~Father(void)的实现版本，这与普通虚函数是不同，普通虚函数是要在派生类中，重新给出父类中虚函数的实现，并且函数名相同。

问题二：虚析构函数的实现机制

   虚析构函数，也是通过vftable来实现的，实际上当父类的析构函数声明为虚函数时，子类的析构函数也变成了虚函数（虽然两者函数名不同），即告诉编译器，我和我的派生类都需要动态（运行时）完成析构函数执行。

     下面通过代码来进行验证

Father::Father(void)
{
 m_i_gen=1;
 CString str;
 str.Format("This is Father's constructor call");
 std::cout<<str<<"\n";

}

Father::~Father(void)
{
 std::cout<<"Father destroy"<<"\n";
}
void Father::description()
{
 std::cout<<"I am a father"<<"\n";
}
子类

Son::Son(void)
{
 m_i_num=1;
 CString str;
 str.Format("This is Son's constructor call");
 std::cout<<str<<"\n";
}

Son::~Son(void)
{
 std::cout<<"Son destroy"<<"\n";
}

void Son::description()
{
 std::cout<<"I am a son"<<"\n";
}
void  Son:: test()
{
 Father fath;
 fath.description();
}

主函数

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){

  Father fath;
 Son son;
 Father *f;
 Son *s;
 f = new Son();
 delete f;
 return 0;
}

依旧是执行之后追踪变量s

-  s 0x0040ad22 {m_i_num=-1259292477 } Son *
-  Father {m_i_gen=1213847799 } Father
-  __vfptr 0xc01bd8f7 *
  [0] CXX0030: 错误: 无法计算表达式的值 
  m_i_gen 1213847799 int
  m_i_num -1259292477 int
出现了小插曲，vfptr的值竟然没发追踪到，可能是因为对象是在堆中申请的内存空间，所以进入反汇编

确定在004057C4 这条语句，调用了4198885 (十进制)的函数，即类Son的析构函数~Son();

 

对于栈上的对象son，其变量追踪为

-  son {m_i_num=1 } Son
-  Father {m_i_gen=1 } Father
-  __vfptr 0x00434738 const Son::`vftable' *
  [0] 0x004011e5 Son::`vector deleting destructor'(unsigned int) *
  m_i_gen 1 int
  m_i_num 1 int
其中将vfptr中[0]内的0x004011e5换算成十进制，刚好就4198885，也就是说虽然没有直接追踪到对象s的vfptr[0]的值，但其实际调用的是地址为4198885的函数，这也就是栈上的对象son的vfptr[0]的值，即s对象是通过虚析构函数，在若不声明虚析构函数的情况下，会调用Father类的析构函数，编程了通过vfptr(0)来调用了Son类的析构函数。

这与直接son对象和father对象直接调用析构函数是完全不一样的：

004057E7  mov         dword ptr [ebp-3Ch],0 
004057EE  mov         byte ptr [ebp-4],0 
004057F2  lea         ecx,[ebp-20h] 
004057F5  call        Son::~Son (401217h) 
004057FA  mov         dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh 
00405801  lea         ecx,[ebp-28h] 
00405804  call        Father::~Father (4012E4h) 
00405809  mov         eax,dword ptr [ebp-3Ch]

这两个析构函数的调用，在编译时，已确定传入地址。

 

总的来说，使用基类指针，在堆上释放派生类对象，就必须将基类指针声明为虚函数，后续的工作C++会帮忙完成。C++使用“按照绝对位置查表”的方式实现多态，确实保证好较好的效率，但是相较于按“函数名称查表”的实现机制，更不够能体现面向对象模型语言的特点。

C++：构造函数和析构函数能否为虚函数？

简单回答是：构造函数不能为虚函数，而析构函数可以且常常是虚函数。

（1） 构造函数不能为虚函数

让我们来看看大牛C++之父 Bjarne Stroustrup 在《The C++ Programming Language》里是怎么说的：

To construct an object, a constructor needs the exact type of the object it is to create. Consequently,a constructor cannot be virtual. Furthermore, a constructor is not quite an ordinary function, In particular, it interacts with memory management in ways ordinary member functions don't. Consequently, you cannot have a ponter to a constructor.

--- From 《The C++ Progamming Language》15.6.2

然而大牛就是大牛，这段话对一般人来说太难理解了。那下面就试着解释一下为什么：

这就要涉及到C++对象的构造问题了，C++对象在三个地方构建：（1）函数堆栈；（2）自由存储区，或称之为堆；（3）静态存储区。无论在那里构建，其过程都是两步：首先，分配一块内存；其次，调用构造函数。好，问题来了，如果构造函数是虚函数，那么就需要通过vtable来调用，但此时面对一块 raw memeory，到哪里去找 vtable呢？毕竟，vtable 是在构造函数中才初始化的啊，而不是在其之前。因此构造函数不能为虚函数。

 

（2）析构函数可以是虚函数，且常常如此

这个就好理解了，因为此时 vtable 已经初始化了；况且我们通常通过基类的指针来销毁对象，如果析构函数不为虚的话，就不能正确识别对象类型，从而不能正确销毁对象。

 

 

困惑我们的是我们却经常看到“虚构造函数”这样的说法，这就要归咎于不负责任或者说误人子弟的媒体了（包括书、技术文章等等）。因为他们说的是类似下面这样的做法：

class Expr {

public:

     Expr();

     Expr(const Expr&);

     virtual Expr* new_expr() { return new Expr(); }

     virtual Expr* clone() { return new Expr(*this); }

};

 

问题一：虚析构函数与普通虚函数有什么区别

    首先，在C++中，每个类都只有一个析构函数，比如在子类Son中，便不能再添加父类father的虚函数virtual ~Father(void)的实现版本，这与普通虚函数是不同，普通虚函数是要在派生类中，重新给出父类中虚函数的实现，并且函数名相同（编译器实现的同名覆盖，会把所有析构函数解析为一个名字，如Destructor，故在子类中不会再添加父类的析构函数，因为子类有自己的析构函数，此时，若父类析构函数为虚函数，用子类对象的父类指针去访问父类析构函数其实就是多态，访问的为子类析构函数）。

问题二：虚析构函数的实现机制

   虚析构函数，也是通过vftable来实现的，实际上当父类的析构函数声明为虚函数时，子类的析构函数也变成了虚函数（虽然两者函数名不同），即告诉编译器，我和我的派生类都需要动态（运行时）完成析构函数执行。