[zz]C++中基类的析构函数为什么要用virtual虚析构函数

知识背景

要弄明白这个问题,首先要了解下C++中的动态绑定。

关于动态绑定的讲解,请参阅:  C++中的动态类型与动态绑定、虚函数、多态实现

正题

直接的讲,C++中基类采用virtual虚析构函数是为了防止内存泄漏。具体地说,如果派生类中申请了内存空间,并在其析构函数中对这些内存空间进行释放。假设基类中采用的是非虚析构函数,当删除基类指针指向的派生类对象时就不会触发动态绑定,因而只会调用基类的析构函数,而不会调用派生类的析构函数。那么在这种情况下,派生类中申请的空间就得不到释放从而产生内存泄漏。所以,为了防止这种情况的发生,C++中基类的析构函数应采用virtual虚析构函数。

示例代码讲解

现有Base基类,其析构函数为非虚析构函数。Derived1和Derived2为Base的派生类,这两个派生类中均有以string* 指向存储其name的地址空间,name对象是通过new创建在堆上的对象,因此在析构时,需要显式调用delete删除指针归还内存,否则就会造成内存泄漏。

  1. class Base {
  2.  public:
  3. ~Base() {
  4.   cout << “~Base()” << endl;
  5. }
  6. };

 

  1. class Derived1 : public Base {
  2.  public:
  3.   Derived1():name_(new string(“NULL”)) {}
  4.   Derived1(const string& n):name_(new string(n)) {}
  5.   ~Derived1() {
  6.     delete name_;
  7.     cout << “~Derived1(): name_ has been deleted.” << endl;
  8.   }
  9.  private:
  10.   string* name_;
  11. };
  12. class Derived2 : public Base {
  13.  public:
  14.   Derived2():name_(new string(“NULL”)) {}
  15.   Derived2(const string& n):name_(new string(n)) {}
  16.   ~Derived2() {
  17.     delete name_;
  18.     cout << “~Derived2(): name_ has been deleted.” << endl;
  19.   }
  20.  private:
  21.   string* name_;
  22. };

我们看下面对其析构情况进行测试:

  1. int main() {
  2.   Derived1* d1 = new Derived1();
  3.   Derived2 d2 = Derived2(“Bob”);
  4.   delete d1;
  5.   return 0;
  6. }

d1为Derived1类的指针,它指向一个在堆上创建的Derived1的对象;d2为一个在栈上创建的对象。其中d1所指的对象需要我们显式的用delete调用其析构函数;d2对象在其生命周期结束时,系统会自动调用其析构函数。看下其运行结果:

刚才我们说,Base基类的析构函数并不是虚析构函数,现在结果显示,派生类的析构函数被调用了,正常的释放了其申请的内存资源。这两者并不矛盾,因为无论是d1还是d2,两者都属于静态绑定,而且其静态类型恰好都是派生类,因此,在析构的时候,即使基类的析构函数为非虚析构函数,也会调用相应派生类的析构函数。

下面我们来看下,当发生动态绑定时,也就是当用基类指针指向派生类,这时候采用delete显式删除指针所指对象时,如果Base基类的析构函数没有virtual,会发生什么情况?

  1. int main() {
  2.   Base* base[2] = {
  3.     new Derived1(),
  4.     new Derived2(“Bob”)
  5.   };
  6.   for (int i = 0; i != 2; ++i) {
  7.     delete base[i];
  8.   }
  9.   return 0;
  10. }


从上面结果我们看到,尽管派生类中定义了析构函数来释放其申请的资源,但是并没有得到调用。原因是基类指针指向了派生类对象,而基类中的析构函数却是非virtual的,之前讲过,虚函数是动态绑定的基础。现在析构函数不是virtual的,因此不会发生动态绑定,而是静态绑定,指针的静态类型为基类指针,因此在delete时候只会调用基类的析构函数,而不会调用派生类的析构函数。这样,在派生类中申请的资源就不会得到释放,就会造成内存泄漏,这是相当危险的:如果系统中有大量的派生类对象被这样创建和销毁,就会有内存不断的泄漏,久而久之,系统就会因为缺少内存而崩溃。

也就是说,在基类的析构函数为非虚析构函数的时候,并不一定会造成内存泄漏;当派生类对象的析构函数中有内存需要收回,并且在编程过程中采用了基类指针指向派生类对象,如为了实现多态,并且通过基类指针将该对象销毁,这时,就会因为基类的析构函数为非虚析构函数而不触发动态绑定,从而没有调用派生类的析构函数而导致内存泄漏。

因此,为了防止这种情况下内存泄漏的发生,最好将基类的析构函数写成virtual虚析构函数。

下面把Base基类的析构函数改为虚析构函数:

  1. class Base {
  2.  public:
  3. virtual ~Base() {
  4.   cout << “~Base()” << endl;
  5. }
  6. };

再看下其运行结果:


这样就会实现动态绑定,派生类的析构函数就会得到调用,从而避免了内存泄漏。

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