c++ - 了解虚拟析构函数

Question

我试图让自己熟悉 OOP 概念，但不太理解 virtual 的概念。

1. 可以创建虚拟析构函数，但不能创建虚拟构造函数。为什么？
2. 如何在内部处理虚拟析构函数？我的意思是链接 Virtual Destructors说明了这个概念，但我的问题是如何调用 vtable(Derived 和 Base)的 vptr？ (如果是虚成员函数，这种情况一般只调用Derived类的vptr指向的函数)
3. 还有其他场景可能需要使用虚拟析构函数吗？

任何人都可以通过链接/示例帮助我理解上述概念吗？

Answer 1

首先简单介绍一下虚函数和非虚函数的区别:

代码中的每个非虚函数调用都可以在编译或链接期间解决。

resolved 是指函数的地址可以由编译器或链接器计算。

因此在创建的目标代码中，函数调用可以替换为用于跳转到该函数在内存中的地址的操作码。

使用虚函数，您可以调用只能在运行时解析的函数。

与其解释它，让我们运行一个简单的场景:

class Animal
{
    virtual void Eat(int amount) = 0;
};

class Lion : public Animal
{
    virtual void Eat(int amount) { ... }
};

class Tiger : public Animal
{
    virtual void Eat(int amount) { ... }
};

class Tigon : public Animal
{
    virtual void Eat(int amount) { ... }
};

class Liger : public Animal
{
    virtual void Eat(int amount) { ... }
};

void Safari(Animal* animals[], int numOfAnimals, int amount)
{
    for (int i=0; i<numOfAnimals; i++)
        animals[i]->Eat(amount);
    // A different function may execute at each iteration
}

正如您可能理解的那样，Safari 功能允许您灵活地喂养不同的动物。

但是由于直到运行时才知道每种动物的确切类型，因此要调用的确切 Eat 函数也是如此。

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类的构造函数不能是虚函数，因为:

调用对象的虚函数是通过对象类的 V-Table 执行的。

每个对象都有一个指向其类的 V-Table 的指针，但这个指针仅在运行时，即创建对象时初始化。

换句话说，这个指针只有在调用构造函数时才被初始化，因此构造函数本身不能是虚的。

除此之外，构造函数首先是虚拟的是没有意义的。

虚函数背后的想法是，您可以在不知道调用它们的对象的确切类型的情况下调用它们。

当你创建一个对象时(即当你隐式调用构造函数时)，你确切地知道你正在创建什么类型的对象，所以你不需要这种机制。

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基类的析构函数必须是虚拟的，因为:

当你静态分配一个类继承自基类的对象时，那么在函数(如果对象是局部的)或程序(如果对象是全局的)结束时，类的析构函数会自动调用，然后调用基类的析构函数。

在这种情况下，析构函数是虚拟的这一事实没有任何意义。

另一方面，当您动态分配(new)一个类继承自基类的对象时，您需要动态释放(delete)它在程序执行的稍后时间。

delete 运算符采用指向对象的指针，其中指针的类型可能是基类本身。

在这种情况下，如果析构函数是虚拟的，则 delete 运算符会调用类的析构函数，而类的析构函数又会调用基类的析构函数。

但如果析构函数不是虚拟的，则 delete 运算符会调用基类的析构函数，而不会调用实际类的析构函数。

考虑以下示例:

class A
{
    A() {...}
    ~A() {...}
};

class B: public A
{
    B() {...}
    ~B() {...}
};

void func()
{
    A* b = new B(); // must invoke the destructor of class 'B' at some later point
    ...
    delete b; // the destructor of class 'B' is never invoked
}