Effective C++条款07：为多态基类声明virtual析构函数

一、从一个例子中介绍为什么要为基类使用virtual析构函数

• 我们创建一个TimeKeeper基类和一些及其它的派生类作为不同的计时方法

1. class TimeKeeper

2. {

3. public:

4. TimeKeeper() {}

5. ~TimeKeeper() {} //非virtual的

6. };

7.  

8. //都继承与TimeKeeper

9. class AtomicClock :public TimeKeeper{};

10. class WaterClock :public TimeKeeper {};

11. class WristWatch :public TimeKeeper {};

• 如果客户想要在程序中使用时间，不想操作时间如何计算等细节，这时候我们可以设计factory（工厂）函数，让函数返回指针指向一个计时对象。该函数返回一个基类指针，这个基类指针是指向于派生类对象的

1. TimeKeeper* getTimeKeeper()

2. {

3. //返回一个指针，指向一个TimeKeeper派生类的动态分配对象

4. }

• 因为函数返回的对象存在于堆中，因此为了在不使用时我们需要使用释放该对象（delete）

1. TimeKeeper* ptk = getTimeKeeper();

2.  

3. delete ptk;

• 此处基类的析构函数是非virtual的，因此通过一个基类指针删除派生类对象是错误的
• 解决办法：将基类的析构函数改为virtual就正确了

1. class TimeKeeper

2. {

3. public:

4. TimeKeeper() {}

5. virtual ~TimeKeeper() {}

6. };

• 声明为virtual之后，通过基类指针删除派生类对象就会释放整个对象（基类+派生类） 

二、为什么将析构函数声明为virtual就正确了？

如果不将基类的析构函数声明为virtual

• 我们在一篇文章中说过（参阅：https://blog.youkuaiyun.com/qq_41453285/article/details/103106043），将基类指针/引用绑定于派生类对象身上，那么通过这个指针/引用操作对象，操作的内容与指针/引用的类型有关，因此此时通过基类的指针释放（delete）对象，那么调用的是基类的析构函数，此时派生的析构函数没有执行，相当于只释放了基类的内存，但是派生类的内存没有释放

如果将基类的析构函数声明为virtual

• 我们在多态文章中说过（参阅：https://blog.youkuaiyun.com/qq_41453285/article/details/103108495），如果将基类指针/引用绑定于派生类，此时通过这个指针/引用调用虚函数，那么这个虚函数的调用与指针/引用所指向的类型有关，因此当通过基类的指针释放（delete）对象时，那么调用的是派生类的析构函数（我们知道析构函数的执行顺序是：先执行派生的析构函数-->然后再执行基类的析构函数，这样才能保证在整个继承体系中把所有的内存都是释放了），因此整个派生体系的内存都释放了，因此不会造成任何内存泄漏

三、何时使用virtual析构函数

• 如何使用virtual析构函数也是分场景的，下面分析一些场景

①继承体系中：含有virtual函数或要使用多态应该使用virtual虚析构函数

• ①我们通常使用继承关系，就是希望在某些情况下使用“多态”。因此使用基类指针指向于派生类会常见的，因此在具有类继承的关系下，就应该为基类设计virtual析构函数（虽然不是强制的，但是在使用基类指针释放子类对象时就会出错）
• ②如果基类中有虚函数，那么就强烈建议为基类设计virtual析构函数了，因此含有虚函数就说明有很大可能会用到多态（虽然也是建议，不是强制的）

②继承体系中：没有virtual函数/不使用多态可以不使用virtual虚析构函数

• 与①介绍类似，如果你的基类被设计的时候明确：不会使用到多态，不会使用到任何virtulal函数。那么可以不为基类设计virtual虚析构函数

③没有继承关系：不要设计virtual虚析构函数

• 如果类中有virtual，就一定会含有一个虚函数指针，因此在没有继承的关系中，使用virutal会导致对象大小增加，浪费内存
• 另外一个原因：如果有virtual，那么C++的对象将不会与其他语言（如C语言）有着相同的结构（因为有了虚函数指针/虚函数表），因此就不能把这个对象传递给（或接受自）其他语言所编写的函数（丧失了兼容性）

四、继承于STL标准容器产生的错误

• STL容器如vector、list、set，trl::unordered_map等等，这些容器都不带有虚析构函数，所以如果当你定义一个类继承于这些容器，然后再使用容器基类指针释放你自己定义的类对象，那么将会产生错误
• C++没有类似于JAVA的final classes或C#的sealed classes那样的“禁止派生”机制，所以需要注意继承于STL容器产生的错误

演示案例

1. //继承于string，string没有虚析构函数

2. class SpecialString :public std::string{};

3.  
4.  

5. SpecialString* pss = new SpecialString;

6. std::string *ps = pss;

7.  

8. delete ps; //错误

五、virtual析构函数在抽象类中的使用

• 我们知道，如果一个类拥有纯虚函数（=0），那么该类是一种“抽象类”，并且自身不可以被实例化
• 此处介绍一种virtual析构函数在类中的使用：有时候我们希望定义一个抽象类，但是抽象类必须要有纯虚函数，那么此时怎么办呢？此时我们可以将类的析构函数定义为纯虚函数
• 如果通过抽象类指针释放派生类对象：那么抽象类的析构函数虚不仅要设为virtulal，还需要给出一份定义

演示案例

1. //抽象类

2. class AWOV

3. {

4. public:

5. virtual ~AWOV() = 0;

6. };

7.  

8. //需要给出一份定义

9. AWOV::~AWOV(){}

10.  

11. class A :public AWOV {};

12.  
13.  

14. AWOV* p = new A;

15. delete p; //正确(因为AWOV也要释放，所以需要定义AWOV的析构函数)

六、总结

• 带多态性质的基类应该声明一个virtual析构函数或如果类带有任何virtual函数，也应该拥有一个virtual析构函数
• 类的设计目的如果不是作为基类使用，或不是为了具备多态性，那就不该声明virtual析构函数