C++ virtual 析构函数

C++中虚析构函数的作用

我们知道，用C++开发的时候，用来做基类的类的析构函数一般都是虚函数。可是，为什么要这样做呢？下面用一个小例子来说明： 

有下面的两个类:

[cpp] view plain copy

1. #include <iostream>  
2. using namespace std;  
3. class ClxBase  
4. {  
5. public:  
6.     ClxBase() {};  
7.     virtual ~ClxBase() {cout<<"AAA"<<endl;};  
8.     virtual void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxBase!" << endl; };  
9. };  
10. class ClxDerived : public ClxBase  
11. {  
12. public:  
13.     ClxDerived() {};  
14.     ~ClxDerived() { cout << "Output from the destructor of class ClxDerived!" << endl; };  
15.     void DoSomething() { cout << "Do something in class ClxDerived!" << endl; };  
16. };  
17. int main()  
18. {  
19.     ClxBase *pTest = new ClxDerived;  
20.     pTest->DoSomething();  
21.     delete pTest;  
22. }  

输出结果:

Do something in class ClxDerived!

Output from the destructor of class ClxDerived!

AAA

这个很简单，非常好理解。
但是，如果把类ClxBase析构函数前的virtual去掉，那输出结果就是下面的样子了：

Do something in class ClxDerived!

AAA

也就是说，类ClxDerived的析构函数根本没有被调用！一般情况下类的析构函数里面都是释放内存资源，而析构函数不被调用的话就会造成内存泄漏。我想所有的C++程序员都知道这样的危险性。当然，如果在析构函数中做了其他工作的话，那你的所有努力也都是白费力气。
    所以，文章开头的那个问题的答案就是－－这样做是为了当用一个基类的指针删除一个派生类的对象时，派生类的析构函数会被调用。
    当然，并不是要把所有类的析构函数都写成虚函数。因为当类里面有虚函数的时候，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。

你需要virtual析构函数吗

使用VC的class wizard自动生成一个类，会得到两个空的函数：构造函数和virtual析构函数。为什么析构函数要声明成virtual呢？

如果一个类要被使用成多态(polymorphic)的，那么这个virtual是必须的。比如：

[cpp] view plain copy

1. #include <iostream>  
2. class Animal  
3. {  
4.   char* ap;  
5. public:  
6.    
7.   Animal()  
8.   {  
9.     ap = new char;  
10.     std::cout << "Animal ctor" << std::endl;  
11.   }  
12.   virtual void foo()  
13.   {  
14.     std::cout << "Animal::foo" << std::endl;  
15.   }  
16.   virtual ~Animal()  
17.   {  
18.     std::cout << "Animal dtor" << std::endl;  
19.     delete ap;  
20.   }  
21. };  
22. class Dog : public Animal  
23. {  
24.   char* dp;  
25. public:  
26.   Dog()  
27.   {  
28.     dp = new char;  
29.     std::cout << "Dog ctor" << std::endl;  
30.   }  
31.   virtual void foo()  
32.   {  
33.     std::cout << "Dog::foo" << std::endl;  
34.   }  
35.   virtual ~Dog()  
36.   {  
37.     delete dp;  
38.     std::cout << "Dog dtor" << std::endl;  
39.   }  
40. };  
41. int main()  
42. {  
43.   Animal* pa = new Dog();  
44.   pa->foo();  
45.   delete pa;  
46.   return 0;  
47. }  

delete pa 实际上相当于：
 pa->~Animal();
 释放pa所指向的内存(或许是free(pa))。
在 这里，因为~Animal()是virtual的，尽管是通过Animal类型的指针调用的，根据v-table的信息，~Dog()被正确调用到。如果 把virtual属性去掉，那么被调用的是~Animal()，Dog类的构造函数被调用而析构函数未被调用，构造函数中分配的资源没有释放，从而产生了 内存泄漏。析构函数缺省声明为virtual，就可以避免这一问题。

可另一个问题是，有时virtual是不需要的。如果一个类不会被继承，比如一个utility类，该类完全是静态方法；或者一些类尽管可能会被继承，但不会被使用成多态的，即除了析构函数外，没有其他的方法是virtual的，这时就可以把virtual属性去掉。

去掉析构函数的virtual属性后，因为该类中没有其他的virtual函数，所以编译时不会生成v-table，这样就节省了编译时间，并减少了最终生成的程序的大小。更重要的是，遵从这一规则，给该类的维护者一个信息，即该类不应被当作多态类使用。

同样，当作一个抽象时，如果你模仿Java的interface，声明了如下的虚基类：

[cpp] view plain copy

1. class AbstractBase  
2. {  
3.  virtual method1() = 0;  
4.  virtual method2() = 0;  
5. };  

那么应该给它增加一个空的virtual析构函数：
 virtual ~AbstractBase(){}

如果你对COM比较熟悉，可能会注意到，COM interface中并没有这个virutal构造函数。这是因为，COM通过使用引用计数的机制来维护对象。当你使用完一个COM对象，调用Release()时，COM的内部实现检查引用技术是否为零。如果是，则调用
 delete this;
因为Release()是virtual的，所以该COM对象对应的正确的派生类被调用，delete this会调用正确的析构函数，达到了使用virtual析构函数的效果。

定义纯虚析构函数（pure virtual destructor)zz

纯虚成员函数通常没有定义；它们是在抽象类中声明，然后在派生类中实现。比如说下面的例子：

[cpp] view plain copy

1. class File //an abstract class  
2. {  
3. public:  
4.  virtual int open(const string & path, int mode=0x666)=0;  
5.  virtual int close()=0;  
6. //...  
7. };   

但是，在某些情况下，我们却需要定义一个纯虚成员函数，而不仅仅是声明它。最常见的例子是纯虚析构函数。在声明纯虚析构函数时，不要忘了同时还要定义它。

[cpp] view plain copy

1. class File //abstract class  
2. {  
3. public:  
4.  virtual ~File()=0; //declaration of a pure virtual dtor  
5. };  
6. File::~File() {} //definition of dtor   

为什么说定义纯虚析构函数是非常重要的

派生类的析构函数会自动调用其基类的析构函数。这个过程是递归的，最终，抽象类的纯虚析构函数也会被调用。

如果纯虚析构函数只被声明而没有定义，那么就会造成运行时（runtime）崩溃。（在很多情况下，这个错误会出现在编译期，但谁也不担保一定会是这样。）纯虚析构函数的哑元实现（dummy implementation，即空实现）能够保证这样的代码的安全性。

[cpp] view plain copy

1. class DiskFile : public File  
2. {  
3. public:  
4.  int open(const string & pathname, int mode);  
5.  int close();  
6.  ~DiskFile();  
7. };  
8. File * pf = new DiskFile;  
9. //. . .  
10. delete pf; //OK, ultimately invokes File::~File()   

在某些情况下定义其它纯虚成员函数可能也是非常有用的（比如说在调试应用程序以及记录应用程序的日志时）。例如，在一个不应该被调用，但是由于一个缺陷而被调用的基类中，如果有一个纯虚成员函数，那么我们可以为它提供一个定义。

[cpp] view plain copy

1. class Abstract  
2. {  
3. public:  
4.  virtual int func()=0;  
5. //..  
6. };  
7. int Abstract::func()  
8. {  
9. std::cerr<<"got called from thread " << thread_id<<  
10.              "at: "<<gettimeofday()<<std::endl;  
11. }   

这样，我们就可以记录所有对纯虚函数的调用，并且还可以定位错误代码；不为纯虚函数提供定义将会导致整个程序无条件地终止。

虚构造函数(virtual constructor)

C++不支持直接的虚构造函数。虚 拟机制的设计目的是使程序员在不完全了解细节（比如只知该类实现了某个界面，而不知该类确切是什么东东）的情况下也能使用对象。但是，要建立一个对象，可 不能只知道“这大体上是什么”就完事——你必须完全了解全部细节，清楚地知道你要建立的对象是究竟什么。所以，构造函数当然不能是虚的了。但是，可通过虚函数 virtual clone()（对于拷贝构造函数）或虚函数 virtual create()（对于默认构造函数），得到虚构造函数产生的效果。

注意：子类成员函数clone()的返回值类型故意与父类成员函数clone()的不同。这种特征被称为“协变的返回类型”（Covariant Return Types），该特征最初并不是C++语言的一部分，VC6.0以下版本编译器不支持这样的写法。

虚析构函数(virtual destructor)

当你可能通过基类指针删除派生类对象时，建议使用虚析构函数。虚函数绑定到对象的类的代码，而不是指针/引用的类。如果基类有虚析构函数，delete basePtr（基类指针）时，*basePtr 的对象类型的析构函数被调用，而不是该指针的类型的析构函数。

简单讲，这个类有虚函数就应该有虚析构函数。一旦你在类中加上了一个虚函数，你就已经需要为每一个对象支付空间代价（每个对象一个指针），所以这时使析构函数成为虚拟的通常不会额外付出什么。

对于那些trivial且没有子类的类，虚析构函数只会增加开销，不要使用。