何时使用虚析构函数？

技术背景

在 C++ 中，当通过基类指针删除派生类对象时，如果基类的析构函数不是虚函数，可能会导致未定义行为。这是因为默认情况下，delete 操作会根据指针的静态类型（即基类类型）来调用析构函数，而不会调用派生类的析构函数，从而可能造成资源泄漏。虚析构函数的引入就是为了解决这个问题，确保在删除基类指针指向的派生类对象时，能够正确调用派生类和基类的析构函数。

实现步骤

1. 定义基类和派生类

首先，定义一个基类和一个派生类，基类中声明虚析构函数。

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base Constructor Called" << std::endl;
    }
    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base Destructor called" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        std::cout << "Derived constructor called" << std::endl;
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived destructor called" << std::endl;
    }
};

2. 使用基类指针指向派生类对象

在 main 函数中，使用基类指针指向派生类对象，并进行删除操作。

int main() {
    Base *b = new Derived();
    delete b;
    return 0;
}

核心代码

未使用虚析构函数的示例

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base Constructor Called" << std::endl;
    }
    ~Base() {
        std::cout << "Base Destructor called" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        std::cout << "Derived constructor called" << std::endl;
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived destructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base *b = new Derived();
    delete b;
    return 0;
}

输出结果：

1
2
3

Base Constructor Called
Derived constructor called
Base Destructor called

可以看到，派生类的析构函数没有被调用，可能会导致资源泄漏。

使用虚析构函数的示例

#include <iostream>

class Base {
public:
    Base() {
        std::cout << "Base Constructor Called" << std::endl;
    }
    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base Destructor called" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        std::cout << "Derived constructor called" << std::endl;
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived destructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Base *b = new Derived();
    delete b;
    return 0;
}

输出结果：

Base Constructor Called
Derived constructor called
Derived destructor called
Base Destructor called

可以看到，派生类和基类的析构函数都被正确调用。

最佳实践

有虚函数的类：如果一个类包含任何虚函数，那么它应该有一个虚析构函数。这是因为虚函数的存在表明该类可能会被用作基类，并且需要支持多态性。
作为基类使用的类：如果一个类设计为基类，并且可能会通过基类指针删除派生类对象，那么它的析构函数应该声明为虚函数。
避免资源泄漏：为了确保在删除对象时所有资源都被正确释放，应该使用虚析构函数。

常见问题

1. 不使用虚析构函数会有什么后果？

如果通过基类指针删除派生类对象，而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，派生类的析构函数不会被调用，可能会导致资源泄漏。

2. 所有基类都需要虚析构函数吗？

不是所有基类都需要虚析构函数。如果一个基类不会通过基类指针删除派生类对象，或者该基类不打算被用作基类，那么可以不使用虚析构函数。

3. 使用虚析构函数有什么性能开销吗？

使用虚析构函数会引入一些性能开销，因为虚函数调用需要通过虚函数表来实现。但是，这种开销通常是很小的，并且在大多数情况下是可以接受的。为了避免资源泄漏和确保正确的对象销毁，使用虚析构函数是值得的。