C++析构函数为什么要为虚函数?

news2024/9/20 23:32:38

目录

1.引言

2.原因

3.示例分析

4.总结


1.引言

        在C++中,将析构函数声明为虚函数(virtual destructor)的主要原因是为了支持多态删除(polymorphism with deletion)。多态允许通过基类指针或引用来操作派生类对象,这在很多面向对象的编程场景中非常有用,特别是当你需要处理不同类型的对象,但又想保持统一的接口时。

        基类指针可以指向派生类的对象(多态性),如果删除该指针delete p;就会调用该指针指向的派生类析构函数,而派生类的析构函数又自动调用基类的析构函数,这样整个派生类的对象完全被释放。如果析构函数不被声明成虚函数,则编译器实施静态绑定,在删除基类指针时,只会调用基类的析构函数而不调用派生类析构函数,这样就会造成派生类对象析构不完全。所以,将析构函数声明为虚函数是十分必要的。

2.原因

        1) 确保正确的析构
        当你通过基类指针来删除一个派生类对象时,如果基类的析构函数不是虚函数,那么只会调用基类的析构函数,而不会调用派生类的析构函数。这会导致派生类资源(如动态分配的内存、文件句柄等)无法被正确释放,从而引发内存泄漏或其他资源泄露。

        2) 避免资源泄露
        如上所述,如果析构函数不是虚的,那么在通过基类指针删除派生类对象时,派生类特有的析构代码将不会被执行,这可能会导致资源泄露。通过将析构函数声明为虚的,可以确保当通过基类指针删除派生类对象时,派生类的析构函数也会被调用,从而释放所有必要的资源。

        3) 保持设计一致性
        如果你的类设计中包含了多态(即,你计划通过基类指针或引用来操作派生类对象),那么将析构函数声明为虚的通常是一个好习惯。这有助于保持代码的一致性和可维护性,避免在将来引入新的派生类时忘记将析构函数声明为虚的,从而引发资源泄露问题。

3.示例分析

示例1:

#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 Derived!           

Output from the destructor of class Derived!

Output from the destructor of class Base!

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。

示例2:

#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;
}

运行结果:

Do something in class ClxBase!
Output from the destructor of class ClxBase!

        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:只释放基类的资源,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。

示例3:

#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!

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: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。

4.总结

        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。

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