Effective C++学习笔记 条款07:为多态基类声明virtual析构函数
一、C++明确指出:当derived class对象经由一个base class指针被删除,而该base class带着一个non-virtual析构函数,其结果未定义——实际执行时通常发生的是对象的derived成分没有被销毁!(注:使用基类引用派生类的方式使用多态,由于引用只是对原对象的一个引用或者叫做别名,其并没有分配内存,对其引用对象内存的销毁,将由原对象自己负责,所以使用引用的时候,如果析构函数不为virtual,那么也不会发生derived成员没有销毁的情况)
例如:
- class base
- {
- public:
- base(const string& name): m_baseName(name) {}
- private:
- string m_baseName;
- };
- class derived: public base
- {
- public:
- derived(const string& baseName, const string& derivedName): base(baseName), m_derivedName(derivedName) {}
- private:
- string m_derivedName;
- };
- int main(void)
- {
- base *pd = new derived("base", "derived");
- delete pd;
- }
经由gdb单步调试发现,delete pd的时候,只调用了base的析构函数,销毁了基类的数据成员,但是没有调用派生类的析构函数,导致派生类的数据成员没有被销毁,造成一个诡异的“局部销毁”对象。这会导致资源泄漏。
gdb调试如下:
- Breakpoint , main () at clause07_1.cpp:
- base *pd = new derived("base", "derived");
- (gdb) n
- 31 delete pd;
- (gdb) s
- base::~base (this=0x603070, __in_chrg=<optimized out>) at clause07_1.cpp:11
- 11 class base
- (gdb) s
- main () at clause07_1.cpp:32
- 32 }
- (gdb) s
- 0x00007ffff752576d in __libc_start_main () from /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.
注:使用基类引用派生类的方式使用多态,由于引用只是对原对象的一个引用或者叫做别名,其并没有分配内存,对其引用对象内存的销毁,将由原对象自己负责,所以使用引用的时候,如果析构函数不为virtual,那么也不会发生derived成员没有销毁的情况
例如:
- class base
- {
- public:
- ~base()
- {
- cout << "base::~base" << endl;
- }
- virtual void f1()
- {
- cout << "base::f1()" << endl;
- }
- void f2()
- {
- cout << "base::f2()" << endl;
- }
- };
- class derived: public base
- {
- public:
- virtual void f1()
- {
- cout << "derived::f1()" << endl;
- }
- void f2()
- {
- cout << "derived::f2()" << endl;
- }
- ~derived()
- {
- cout << "derived::~derived()" << endl;
- }
- };
- int main(void)
- {
- derived d;
- base &rd = d;
- rd.f1();
- rd.f2();
- }
输出为:
- derived::f1()
- base::f2()
- derived::~derived()
- base::~base
derived的析构,是有对象d的销毁产生的。由于rd只是一个引用,没有自己的内存,所以不需要销毁。此时就不会有资源的泄漏(这里的引用的对象是静态对象,自动会销毁)。
二、对于(1)出现的问题的解决方法:给base class一个virtual析构函数。
仅仅将base class的析构函数定义为virtual,如下:
- class base
- {
- public:
- base(const string& name): m_baseName(name) {}
- virtual ~base() {}
- private:
- string m_baseName;
- };
这样,derived class的析构函数,由于继承的原因,自动变为virtual,此时,通过delete指针,会触发多态机制,由于指针的动态类型是derived class,又派生类的析构函数是虚函数,所以调用derived class的析构函数,这样就会销毁派生类的数据成员,当派生类析构完成,自动会调用基类的析构函数,这样就没有资源的泄漏了。
gdb单步调试验证如下:
- Breakpoint , main () at clause07_2.cpp:
- base *pd = new derived("base", "derived");
- (gdb) n
- delete pd;
- (gdb) s
- derived::~derived (this=0x603070, __in_chrg=<optimized out>) at clause07_2.cpp:
- class derived: public base
- (gdb) s
- derived::~derived (this=0x603070, __in_chrg=<optimized out>) at clause07_2.cpp:
- class derived: public base
- (gdb) s
- base::~base (this=0x603070, __in_chrg=<optimized out>) at clause07_2.cpp:
- virtual ~base() {}
- (gdb) s
- main () at clause07_2.cpp:
- }
三、任何class只要带有virtual函数都几乎确定应该也有一个virtual析构函数。
例如:
- class base
- {
- public:
- virtual void f1() {}
- };
- class derived: public base
- {
- public:
- virtual void f1()
- {
- ptr = operator new(sizeof(int));
- }
- ~derived()
- {
- delete ptr;
- }
- private:
- void* ptr;
- };
- int main(void)
- {
- base *pd = new derived();
- pd->f1();
- delete pd;
- }
虚函数机制使调用派生类函数分配了内存,希望在派生类的析构函数里释放,但是由于析构函数不是virtual,所以delete只会调用基类的析构函数。所以这里有内存泄漏!
解决方法同样是base class的析构函数定义为virtual,这样就可以利用虚函数的多态机制了。
四、如果base class不含virtual函数,通常表示它并不意图被用作一个base class。当class不企图被当作base class,令其析构函数为virtual往往是个馊主意。
因为当一个类有虚函数后,那么它的所以对象的内存布局中都会多包含一个vptr(虚函数表指针),指向vtbl(vritual table)。这样会使对象膨胀,由于其他语言没有vptr,所以这就导致了不再具有移植性。
五、对于继承任何析构函数不是virtual的类,如果通过指针使用多态机制,最后通过delete该指向derived类型的base类型指针销毁原derived对象,就会出现泄漏的问题。
(注,通过引用的方式,引用对象的销毁,由其引用的对象自己负责(静态对象自动销毁,动态分配的需要delete pd(派生类的指针);)。但是如果你打算使用多态,就可能会用到使用指针的多态的方式,所以最好声明基类的析构为virtual)原因就是如(1)所说明的。
六、当你打算使用的多态的时候,base class一般应该有个virtual析构函数。另外此时,不要继承析构不是virtual的类。然而,并非所有的基类都是为了多态 ,对于不打算使用多态的情况,基类不需要virtual析构函数。
总结
a.带多态性质的base class应该声明一个virtual析构函数。
b.如果class带有virtual函数,它就应该拥有一个virtual析构函数。
c.对于一个class的设计目的不是为了作为一个base class使用,或者对于base class设计目的不是为了多态用途,就不该virtual析构函数。
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