Item 7 (多态中基类的虚析构函数)Declare destructors virtual in polymorphic base classes

本文详细探讨了虚析构函数的作用、必要性及其在不同场景下的应用,包括多态机制、析构函数的虚化以及在使用类库时的注意事项。通过实例分析,阐述了虚析构函数在防止内存泄露、提高代码移植性等方面的关键作用,同时提醒开发者在设计类时合理使用虚析构函数,避免不必要的复杂性和潜在的风险。


看评注版的书的确有点吃力,作为一个英语渣,很多单词都要请教谷歌娘。但是细细的看下去,虽然看上去是个简单的问题,但作者想到的东西却如此之多,还是收获良多的。
    先把书上最后的总结心得Mark下,再做虚析构函数进行讨论分析:
        Polymorphic base classes should declare virtual destructors. If a class has any virtual funtions, it should have a virtual destructor.
        在多态的情形下,作为基类应该把析构函数定义为虚。具体来说就是,如果一个类有任何其他虚函数,那么他的析构函数应该也为虚函数。
        Classes not designed to be base classes or not designed to be used polymorphically should not declare virtual destructors.
        对于一个类,如果在设计时没有要把它作为基类 或者 没有去运用多态机制的想法,那这个类不应该有一个虚析构函数。回到上一点,“如果一个类有任何虚函数,那么他的析构函数应该也为虚函数”,当一个类,具有其他虚函数时就说明了,这个类是被设计作为基类来使用,所以它的虚函数为虚。

一、为什么需要虚析构函数?

书中举了一个TimeKeeper,一个关于时间的类来说明问题。要回答这个问题,首先要讨论c++的多态机制,多态是通过基类的指针或引用去操作派生类,而客户与抽象的基类打交道,而真正具体调用哪个类的方法,实现,都是在运行时确定(晚绑定)。关键在于,我们使用基类的指针或者引用去操作派生类,如果我们去delete一个基类的指针,如果指针是指向一个基类的对象,那没有任何问题。如果基类是指向一个派生类对象呢?在标准c++中这将未定义的行为。而具体会发生什么,我认为要看编译器怎么实现,一般来说这将导致基类部分被destroy,而派生类部分依然存在,这时就产生了内存泄露。而这样的错误经常是很难被发现的。


二、总是把析构函数定义为虚有事可能是个坏主意。

回到一中的讨论,都是在多态的前提下讨论。那如果我们的类并不打算作为一个基类使用和使用多态,虚函数还应该是虚的么?答案当然是:NO!!!

书本通过一个Point,二维坐标来说明。明显对于Point,我们设计的初衷只是把它当做一个结构体来使用,并不打算发展继承层次。其实对于这个问题自己并没有如此之理解,特别是书中提到的移植性问题,没处理过这个问题,也没有这个概念。大致是说,由于虚函数的实现需要保存一个指向虚表虚指针,这使得类膨胀,分别在32位和64位凶环境下进行了讨论,得出的结论是这样会使这个Point类的体积膨胀50%-100%。通常系统会把这个Point对象放到64位的寄存器里面,而在膨胀之后就放不下了,需要做其他额外的工作,影响了效率。在移植性方面,因为其他语言例如:c什么的,是没有虚机制的,也就是没有虚指针,我们就不能把这个类当做struct来使用传给c编写的接口。


三、在使用别人的类库时也应该注意,类是不是有一个虚析构函数!

即使我们明白了徐析构函数的作用,没有虚析构函数的类还是会给我们造成麻烦,那就是在使用别人提供的类库时,试图图从其中派生自己的类!对于STL所有的诸如Sting,map,set,vector....都没有虚析构函数,如果试图从其中派生自己的类就会出现问题。effective c++提到:遗憾的是c++并没有提供一种类似于java,c#拥有的机制去防止这种情况。我们所能做的只有告诉自己别这样做。


The End~~~~~~

找工作很累,身心都,但相信总会见彩虹的


<think>好的,我现在需要帮助用户理解为什么C++基类的析构函数需要声明为虚函数,以及如果不这样做会导致派生类析构函数无法正确调用的原因和解决方案。首先,我需要回忆相关的C++知识,并结合用户提供的引用内容来构建答案。用户的问题主要集中在基类析构函数未声明为virtual时,派生类的析构函数无法正确调用,导致内存泄漏等问题。根据引用内容,特别是引用[1]和[3],核心原因在于多态场景下,当通过基类指针删除派生类对象时,如果基类析构函数不是虚函数,只会调用基类的析构函数,而不会调用派生类的,从而导致派生类中的资源未被释放。我需要分步骤解释这个问题。首先,解释C++的对象销毁机制,尤其是多态情况下的动态绑定。然后,说明虚析构函数的作用,即确保在删除基类指针时,正确调用派生类的析构函数。接着,结合用户提供的代码示例(如引用[2]中的例子),说明具体的内存泄漏情况。 接下来,解决方案部分需要明确指出将基类析构函数声明为virtual的必要性,并引用引用[1]中的建议,即多态基类必须声明虚析构函数。此外,需要提到实践中的建议,比如即使当前没有派生类,也应该预防性地声明虚析构函数,以避免未来的问题。 同时,需要注意用户可能存在的误区,比如引用[4]中提到是否需要显式调用基类析构函数的问题。需要澄清,派生类析构函数会自动调用基类的析构函数,无需显式调用,除非基类析构函数非虚,但此时问题已经存在,所以根本解决方案还是将基类析构函数设为虚函数。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步理解相关概念,比如多态机制、虚函数表、资源管理类设计等。确保问题覆盖用户可能想深入了解的方向,同时基于引用内容中的知识点。在组织语言时,要保持结构清晰,分点说明原因和解决方案,并引用提供的参考资料来增强答案的可信度。同时,使用中文回答,并注意LaTeX格式的正确使用,如行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,但根据用户提供的示例,可能不需要数学公式,但需要确保代码块和引用标识正确。检查是否有遗漏点,比如动态绑定机制、析构顺序等,确保覆盖用户的所有疑问。同时,避免技术术语过于复杂,用易懂的语言解释,帮助用户逐步理解问题。</think>### 为什么基类析构函数需要声明为虚函数? #### 核心原因分析 1. **多态场景下的对象销毁机制** - 当通过$Base*$指针删除$Derived$对象时,若基类析构函数非虚,编译器仅根据指针类型(基类)调用基类析构函数,而不会调用派生类的析构函数[^1][^3]。 - 示例: ```cpp Base* obj = new Derived(); delete obj; // 若~Base()非虚,仅调用Base::~Base() ``` 此时,$Derived$类中动态分配的资源(如内存、文件句柄)无法释放,导致内存泄漏[^2][^3]。 2. **虚析构函数的作用** - **动态绑定**:虚析构函数通过虚函数表(vtable)实现运行时多态,确保实际调用的是派生类的析构函数[^1][^3]。 - **析构顺序**:派生类析构函数先执行(释放派生类资源),随后自动调用基类析构函数(释放基类资源)[^1][^3]。 #### 具体问题演示 假设基类未声明虚析构函数: ```cpp class Base { public: ~Base() { /* 基类析构 */ } }; class Derived : public Base { public: ~Derived() { /* 派生类资源释放 */ } }; ``` 当执行`delete`操作时: ```cpp Base* obj = new Derived(); delete obj; // 仅调用Base::~Base() ``` 派生类的析构函数未被调用,导致资源泄漏[^2][^3]。 --- #### 解决方案 1. **将基类析构函数声明为虚函数** ```cpp class Base { public: virtual ~Base() {} // 虚析构函数 }; ``` - 此时`delete obj`会依次调用`Derived::~Derived()`和`Base::~Base()`,确保资源完全释放[^1][^3]。 2. **实践建议** - **多态基类必须声明虚析构函数**:若类可能被继承并通过基类指针操作,必须声明虚析构函数[^1][^3]。 - **资源管理类**:涉及动态内存、文件句柄等资源的类,基类析构函数必须为虚函数[^2][^3]。 - **避免未定义行为**:非虚析构函数基类指针删除派生类对象会导致内存泄漏或程序崩溃[^1][^3]。 --- #### 示例代码修正 ```cpp class Base { public: virtual ~Base() { cout << "基类析构" << endl; } // 虚析构函数 }; class Derived : public Base { public: ~Derived() override { // 正确释放派生类资源 free(p); cout << "子类析构" << endl; } }; ``` 执行`delete`操作时,输出顺序为: ``` 子类析构 基类析构 ``` 表明派生类和基类析构函数均被调用[^2][^3]。 --- ### 相关问题 1. **虚函数表(vtable)在C++多态中如何工作?** 2. **为什么派生类析构函数会自动调用基类析构函数?** 3. **如何设计一个安全的资源管理类(如智能指针)?** 4. **C++中哪些函数必须声明为虚函数以支持多态?** [^1]: 基类指针删除派生类对象时需虚析构函数 [^2]: 非虚析构函数导致派生类资源泄漏 [^3]: 虚析构函数通过动态绑定确保正确析构顺序
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