读书笔记_Effective_C++_条款七：为多态基类声明virtual析构函数

 

严格来说，多态分为编译时多态和运行时多态，编译时多态是函数的重载，而运行时多态则是迟绑定技术，即根据基类指针或引用的实际指向来决定采取何种行动，一般来说，多态特指运行时多态。下面我们来举有关C++多态的一个简单例子：

class Shape
{
private:
         int color;
public:
         virtual void print() = 0;
};

 
class Circle: public Shape
{
private:
         double radius;
public:
         void print(){cout << "This is a Circle" << endl;}
};

class Square: public Shape
{
private:

         double length;
public:
         void print(){cout << "This is a Square" << endl;}
};

多态前提是继承，如上面这个例子，Shape是基类，它有一个所有形状都具有的属性：颜色。Circle和Square派生自Shape，它们都有颜色的属性，但同时Circle还有半径的属性，Square有边长的属性。这里print()函数是一个有多态行为的函数，比如：

Shape *p1 = new Square;
p1->print(); // 这时的运行结果就是“This is a Square”

Shape *p2 = new Circle;
p2->print(); // 这时的运行结果就是“This is a Circle”

但这里会有一个问题，如果接下来操作：

delete p1;
delete p2;

就会出现内存的泄露，为什么会这样？因为Shape没有显式定义析构函数，编译器为我们生成的析构函数不是虚的，这时候delete p1，编译器就简单地析构了基类的部分，派生类的部分就被架空了，造成了内存的泄露。解决方法是这样：

class Shape
{
private:
         int color;
public:
         virtual void print() = 0;
         virtual ~Shape(){}
};

有了virtual关键字，析构时就会检查指针实际指向的对象，也就会先定位到相应的派生类，完成派生类的析构之后，再析构基类。那么是怎么“检查”指针实际指向的对象呢？C++为每个含有virtual关键字的类中提供了一个虚表指针vptr，它指向一个由函数指针构成的数组，称为虚表。程序在运行时会维护类对象中的vptr，比如：

Shape *p1 = new Square;

vptr就会指向Square的print()函数。

那是不是为了安全起见，将所有的析构函数都加上virtual呢？这样的确可以防止多态过程中析构造成的内存泄露，但同时也有问题，即一旦出现了virtual，编译器就会生成vptr，这个vptr本身是要占空间的，对于一个并不大的类而言，vptr所占空间（32位机上是4字节，64位机上是8字节）的百分比还是很可观的。所以virtual要相时而加，出现多态继承关系时一定要加上，而非基类或者不用于多态的基类（比如条款6说的Uncopyable）就不要加。另外，所有的STL，包括string，vector等等，在设计时就没把它们当作基类，所以它们的析构函数都不是虚函数，因此试图定义一个类去继承STL是非常危险的！

 

再回过头来看之前的例子：

class Shape
{
private:
         int color;
public:
         virtual void print() = 0;
         virtual ~Shape(){}
};

注意到基类的print()函数不仅仅是虚的（含有virtual关键字），而且这个函数还是纯虚函数（有“=0”），纯虚函数所在的类是抽象类，是不能定义对象的，比如：

Shape obj;

就不能通过编译。使不想生成对象的类成为抽象类，这是一个很好的技术实现方案，但万一有时候难以找到一个纯虚函数，怎么办呢？自己强行加一个像print()一样的函数固然是可以的，但不自然，一个好的方法是把它的析构函数变成纯虚函数，像这样：

class Shape
{
private:
         int color;
public:
         virtual ~Shape() = 0;
};

问题算是解决一半了，还有一个问题，编译器会在Shape派生类的析构函数中创建一个对~Shape()的调用动作，如果不实现这个~Shape()，链接器会报错，一个解决方案就是简单地加上括号，像这样：

class Shape
{
private:
         int color;
public:
         virtual ~Shape() = 0{};
};

好了，这下Shape既成了抽象类（不能拥有对象），也能在继承链中妥善地处理析构的内存问题。

 

总结一下：

(1)     带有多态性质的基类应该声明一个virtual析构函数。如果class带有任何virtual函数，它就应该拥有一个virtual析构函数；

(2)     若一个类不作为基类，或者不具备多态性（比如Uncopyable），就不该声明virtual析构函数。