Effective c++學習筆記——條款07:為多態基類聲明virtual解構函式

Declare destructors virtual in polymorphic base classes        1、為什麼要申明虛函數       C++程式設計中通常會存在一個基類有多個衍生類別型，而基類中的存在的大都是純虛函數，需要衍生類別型實現。而這樣的情況下，通過使用factory模式返回一個基底類型的指標。在C++中明確指出，一個衍生類別型經過由一個基底類型指標被刪除，而該基底類型帶著一個non-virtual解構函式其結果未定義。只會造成一個局部的銷毀，即基底類型資源被釋放，而衍生類別型造成memory
leak，看下面的代碼：

// Virtual_Const.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;class Base{public:Base(){}~Base(){ cout<<"~Base()"<<endl;}////不帶virtual時輸出的結果請看圖一//virtual ~Base(){ cout<<"~Base()"<<endl;}////正確的做法帶virtual時輸出的結果請看圖二};class Derived:public Base{public:Derived(){p=(char*)malloc(sizeof(char)*10);}~Derived(){free(p);cout<<"~Derived()"<<endl;}private:char *p;};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){Base *ptr=new Derived();if (ptr==NULL){cout<<"未分配成功"<<endl;exit(1);}delete ptr;return 0;}

圖一：不帶virtual時輸出結果：圖二：帶virtual時輸出結果：

 以上代碼和輸出結果可以看出，Derived類繼承了Base類，並且在heap上申請了記憶體資源，在它的解構函式中被釋放。但由於Base的解構函式是non-virtual，所以根本沒有正確釋放Derived類型中的ptr指標。 2、virtual 函數實現內部機制                polymorphic(帶多態性質的)base classes應該聲明一個virtual解構函式。如果class帶有任何virtual函數，它就應該擁有一個virtual解構函式。Classes的設計目的如果不是作為base
classes使用，或不是為了具備多態性(polymorphically)，就不應該聲明virtual解構函式。那麼是不是所有的class都加上virtual解構函式以保萬一，事實不是如此。如果沒有必要，請不要為解構函式加上virtual二字。原因是virtual是有代價的，為了實現virtual函數，類中間必須要增加一個pointer指向虛函數表，這樣增大了類的體積。所以沒有必要的話，還是不要隨意聲明virtual的解構函式。普遍的規則是只有當類當中有virtual的函數時，解構函式才聲明為virtual。也就是說這個基類是有多態性質（polymorphic）的。        虛函數的實現需要它所在的對象包含額外的資訊，這一資訊用來在運行時確定本對象需要調用哪個虛函數。通常，這一資訊採取一個指標的形式，這個指標被稱為“ vptr ”（“虛函數表指標”）。 vptr 指向一個包含函數指標的數組，這一數組稱為“ vtbl ”（“虛函數表”），每個包含虛函數的類都有一個與之相關的 vtbl 。當一個虛函數被一個對象調用時，就用到了該對象的
vptr 所指向的 vtbl ，在 vtbl 中尋找一個合適的函數指標，然後調用相應的實函數。 請看如下代碼，就知道聲明virtual函數是要浪費系統資源的。

 

// sev_vir.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;class class1{};class class2{public:virtual ~ class2();};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    cout<<sizeof(class1)<<endl;    cout<<sizeof(class2)<<endl;    return 0;}

3、請注意

       不過還有一個問題，那就是繼承那些不帶virtual函數的標準類庫的類，比如string類。如果你繼承了string類，那麼當你使用string的指標釋放你的繼承類的話，依然存在上面描述的問題，你的繼承類沒有釋放它該釋放的空間。因為string沒有virtual的解構函式。所以請不要去繼承這些並沒有virtual解構函式的類。

        還有就是STL中的容器通常繼承都毫無意義，因為它們也都沒有提供virtual解構函式。C++並沒有提供像JAVA或者C#的final和sealed這樣的約束關鍵字來禁止某個類型被繼承。 並不是每個類型都會被用來做繼承用途，也不是每個類型設計出來被用來做為多態用途，所以正確的設計相當重要。

4、純虛函數實現

// Pure_vir.cpp : 定義控制台應用程式的進入點。//#include "stdafx.h"#include <iostream>using namespace std;class Base //abstract class{public:    virtual ~Base(){};//virtual, not pure    virtual void func() const = 0;//pure virtual    };void Base::func() const //pure virtual also can have function body{    cout <<"Base::func"<<endl;}class Derived : public Base{public:    Derived(){}    virtual void func() const    {        Base::func();        cout <<"Derived::func"<<endl;    }    virtual void foo(){}};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    Base* pb=new Derived();    pb->func();    pb->Base::func();    return 0;} 

  從產生的結果我們可以看到有純虛函數的類是抽象類別，不能產生對象，只能派生。

        如果他派生的類的純虛函數沒有被改寫，那麼，它的衍生類別還是個抽象類別。定義純虛函數就是為了讓基類不可執行個體化化, 因為執行個體化這樣的抽象資料結構本身並沒有意義。或者給出實現也沒有意義實際上我個人認為純虛函數的引入 ,為了安全.因為避免任何需要明確但是因為不小心而導致的未知的結果，提醒子類去做應做的實現.。

請記住：

1、polymorphic(帶多態性質的) base classes應該聲明一個virtual 解構函式。如果class帶有任何virtual函數，它就應該擁有一個virtual解構函式。

2、Classes的設計目的如果不是作為base classes使用，或不是為了具備多態性質(polymorphically)，就不該聲明virtual解構函式。