C++:构造函数和析构函数能否为虚函数

本文解析了C++中构造函数为何不能为虚函数,而析构函数却可以并且通常应当为虚函数的原因。主要从内存管理和对象生命周期的角度进行阐述。

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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 pointer 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。

为什么构造函数不能为虚函数?

1)从存储空间角度

虚函数对应一个虚函数表vtable,这个vtable其实是存储在对象的内存空间的。但是,如果构造函数是虚的,就需要通过vtable来调用,可是对象还没有实例化,也就是内存空间还没有,无法找到vtable,所以构造函数不能是虚函数。

即vtable是在构造函数调用后才建立,因而构造函数不可能成为虚函数。

2)从使用角度:虚函数主要用于在信息不全的情况下,能使重载的函数得到对应的调用。构造函数本身就是要初始化实例,那使用虚函数也没有实际意义,所以构造函数没有必要是虚函数。

虚函数的作用在于通过父类的指针或者引用来调用它的时候能够变成调用子类的那个成员函数。而构造函数是在创建对象时自动调用的,不可能通过父类的指针或者引用去调用,因此也就规定构造函数不能是虚函数。


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