析构函数什么情况下要定义为虚函数?

本文通过三个示例展示了析构函数与虚函数在C++中的应用,解释了它们如何影响内存管理和对象生命周期,强调了在公有继承中将析构函数声明为虚函数的必要性。

原文地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7c773cc50100y9hz.html

1.第一段代码

#include<iostream>
using namespace std;
class ClxBase{
public:
    ClxBase() {};
    ~ClxBase() {cout << "Output from the destructor of class ClxBase!" << endl;};
    void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxBase!" << endl; };
};
class ClxDerived : public ClxBase{
public:
    ClxDerived() {};
    ~ClxDerived() { cout << "Output from the destructor of class ClxDerived!" << endl; };
    void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxDerived!" << endl; };
};
  int   main(){  
  ClxDerived *p =  new ClxDerived;
  p->DoSomething();
  delete p;
  return 0;
  }
运行结果:
Do something in class ClxDerived!            
Output from the destructor of class ClxDerived!
Output from the destructor of class ClxBase!  
    这段代码中基类的析构函数不是虚函数,在main函数中用继承类的指针去操作继承类的成员,释放指针P的过程是:先释放继承类的资源,再释放基类资源. 
 
2.第二段代码
#include<iostream>
using namespace std;
class ClxBase{
public:
    ClxBase() {};
    ~ClxBase() {cout << "Output from the destructor of class ClxBase!" << endl;};
    void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxBase!" << endl; };
};
class ClxDerived : public ClxBase{
public:
    ClxDerived() {};
    ~ClxDerived() { cout << "Output from the destructor of class ClxDerived!" << endl; };
    void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxDerived!" << endl; }
};
  int   main(){  
  ClxBase *p =  new ClxDerived;
  p->DoSomething();
  delete p;
  return 0;
  } 
输出结果:
Do something in class ClxBase!
Output from the destructor of class ClxBase!
    这段代码中基类的析构函数同样不是虚函数,不同的是在main函数中用基类的指针去操作继承类的成员,释放指针P的过程是:只是释放了基类的资源,而没有调用继承类的析构函数.调用dosomething()函数执行的也是基类定义的函数.
    一般情况下,这样的删除只能够删除基类对象,而不能删除子类对象,形成了删除一半形象,造成内存泄漏.
    在公有继承中,基类对派生类及其对象的操作,只能影响到那些从基类继承下来的成员.如果想要用基类对非继承成员进行操作,则要把基类的这个函数定义为虚函数.
    析构函数自然也应该如此:如果它想析构子类中的重新定义或新的成员及对象,当然也应该声明为虚的. 
 
3.第三段代码:
#include<iostream>
using namespace std;
class ClxBase{
public:
    ClxBase() {};
    virtual ~ClxBase() {cout << "Output from the destructor of class ClxBase!" << endl;};
    virtual void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxBase!" << endl; };
};
class ClxDerived : public ClxBase{
public:
    ClxDerived() {};
    ~ClxDerived() { cout << "Output from the destructor of class ClxDerived!" << endl; };
    void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxDerived!" << endl; };
};
  int   main(){  
  ClxBase *p =  new ClxDerived;
  p->DoSomething();
  delete p;
  return 0;
  }  
运行结果:
Do something in class ClxDerived!
Output from the destructor of class ClxDerived!
Output from the destructor of class ClxBase!
    这段代码中基类的析构函数被定义为虚函数,在main函数中用基类的指针去操作继承类的成员,释放指针P的过程是:只是释放了继承类的资源,再调用基类的析构函数.调用dosomething()函数执行的也是继承类定义的函数. 
 
    如果不需要基类对派生类及对象进行操作,则不能定义虚函数,因为这样会增加内存开销.当类里面有定义虚函数的时候,编译器会给类添加一个虚函数表,里面来存放虚函数指针,这样就会增加类的存储空间.所以,只有当一个类被用来作为基类的时候,才把析构函数写成虚函数.

C++中,将父类的析构函数定义虚函数是为了确保在删除指向派生类对象的父类指针时,能够正确地调用派生类的析构函数。这是由于C++中的构造函数和析构函数不会被子类继承[^1]。 当一个类被设计成可以被其他类继承时,通常会涉及到多态性。多态性允许我们通过基类(父类)类型的指针或引用操作派生类的对象,并且能够根据对象的实际类型来动态绑定方法。这种机制对于构造函数来说并不是必需的,因为对象创建时总是需要明确知道具体类型的。但对于析构函数而言,则显得尤为重要。 如果不将父类的析构函数声明为虚函数,在使用基类指针指向派生类实例的情况下,仅会调用基类的析构函数而不会触发派生类的析构过程。这可能导致资源泄露,尤其是那些由派生类分配但未被释放的资源[^2]。 例如,考虑如下代码段: ```cpp class Base { public: ~Base() { cout << "Base destructor called" << endl; } }; class Derived : public Base { public: ~Derived() { cout << "Derived destructor called" << endl; } }; int main() { Base* p = new Derived(); delete p; return 0; } ``` 在这个例子中,`p`是一个指向`Base`的指针,但它实际指向的是`Derived`的一个实例。如果`Base`的析构函数不是虚函数,那么`delete p;`语句只会调用`Base`的析构函数,而不会调用`Derived`的析构函数,导致潜在的问题。 然而,一旦我们将`Base`的析构函数声明为虚函数: ```cpp class Base { public: virtual ~Base() { cout << "Base destructor called" << endl; } }; ``` 此时,即使`p`是`Base`类型指针,当执行`delete p;`时,也会利用虚函数表找到并调用`Derived`的析构函数,接着自动调用`Base`的析构函数,从而保证了整个对象的正确销毁[^3]。 综上所述,为了确保正确的析构行为以及防止可能发生的资源泄漏问题,建议将任何打算作为基类使用的类的析构函数设为虚函数。这样做的代价相对较小——它增加了少量运行时开销以支持虚函数机制,但对于程序的安全性和健壮性来说是非常值得的投资[^4]。
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