C++ 中的基类为何在析构函数中添加 virtual？
核心问题：为什么需要虚析构函数？
当你在 C++ 中使用指针指向一个派生类对象，而这个指针的类型是基类指针时，如果直接通过基类指针调用析构函数（通常是通过 `delete` 操作符），如果没有虚析构函数，那么只会调用基类的析构函数，而不会调用派生类的析构函数。这会导致派生类中分配的资源（如动态分配的内存、打开的文件句柄、网络连接等）无法被正确释放，从而造成内存泄漏或其他资源泄漏。
详细解释虚析构函数的作用：
1. 多态的本质：运行时类型识别 (RTTI) 和动态绑定 (Dynamic Binding)
多态允许你通过基类指针或引用来操作派生类对象，并且在运行时根据对象的实际类型（而不是指针或引用的类型）来决定执行哪个函数。
C++ 实现多态的核心机制是 虚函数 (virtual functions)。当一个函数在基类中声明为 `virtual` 时，它就允许在派生类中被重写 (override)。
当通过基类指针或引用调用虚函数时，编译器会生成一个 虚函数表 (vtable)。每个包含虚函数的类（包括其子类）都会有一个 vtable，其中存储了该类所有虚函数的实际地址。当程序运行时，通过基类指针调用虚函数，系统会查找指针指向的对象的实际类型的 vtable，从而找到并调用正确的虚函数。
2. 析构函数的特殊性
析构函数的主要职责是在对象生命周期结束时清理对象所占用的资源。
在面向对象设计中，一个基类通常定义了对象的通用接口，而派生类则继承并扩展了基类的功能，可能引入了额外的资源需要管理。
3. 没有虚析构函数的情况 (未定义行为或资源泄漏)
假设我们有一个基类 `Base` 和一个派生类 `Derived`。`Derived` 可能在构造时分配了动态内存，并在析构时需要释放这块内存。
```c++
include
include
class Base {
public:
Base() { std::cout << "Base constructor" << std::endl; }
// 没有 virtual 关键字
~Base() { std::cout << "Base destructor" << std::endl; }
};
class Derived : public Base {
private:
int data; // 派生类分配的资源
public:
Derived() : data(new int[10]) {
std::cout << "Derived constructor" << std::endl;
}
~Derived() {
std::cout << "Derived destructor" << std::endl;
delete[] data; // 释放派生类分配的内存
}
};
int main() {
Base ptr = new Derived(); // 通过基类指针指向派生类对象
// ... 使用 ptr ...
delete ptr; // 释放对象
return 0;
}
```
输出结果（无虚析构函数时）：
```
Base constructor
Derived constructor
Base destructor
```
问题分析： 当执行 `delete ptr;` 时，因为 `~Base()` 没有被声明为 `virtual`，C++ 的标准并没有保证会调用派生类的析构函数。实际上，在大多数编译器实现中，它只会调用基类 `Base` 的析构函数。这意味着 `Derived` 的析构函数（`~Derived()`）永远不会被执行。因此，`delete[] data;` 这行关键的代码就没有机会执行，导致 `data` 指向的内存成为内存泄漏。更糟糕的是，在 C++ 标准中，这种情况属于未定义行为 (Undefined Behavior)，意味着程序的行为是不可预测的，可能在某些环境或编译器下不会立即表现出问题，但这是非常危险的。
4. 有虚析构函数的情况 (正确的多态析构)
现在，让我们给基类的析构函数加上 `virtual` 关键字：
```c++
include
include
class Base {
public:
Base() { std::cout << "Base constructor" << std::endl; }
// 添加 virtual 关键字
virtual ~Base() { std::cout << "Base destructor" << std::endl; }
};
class Derived : public Base {
private:
int data; // 派生类分配的资源
public:
Derived() : data(new int[10]) {
std::cout << "Derived constructor" << std::endl;
}
~Derived() {
std::cout << "Derived destructor" << std::endl;
delete[] data; // 释放派生类分配的内存
}
};
int main() {
Base ptr = new Derived(); // 通过基类指针指向派生类对象
// ... 使用 ptr ...
delete ptr; // 释放对象
return 0;
}
```
输出结果（有虚析构函数时）：
```
Base constructor
Derived constructor
Derived destructor
Base destructor
```
行为分析： 当 `~Base()` 被声明为 `virtual` 时，C++ 编译器知道这个析构函数是虚函数。因此，当通过基类指针 `ptr` 调用 `delete` 时，它会查找 `ptr` 指向的实际对象的 vtable。由于 `ptr` 指向一个 `Derived` 对象，系统会找到 `Derived` 的析构函数（`~Derived()`）并在 `~Derived()` 执行完毕后，自动调用基类 `Base` 的析构函数（`~Base()`）。
这次，`Derived` 的析构函数被正确调用了，`delete[] data;` 语句得以执行，从而避免了内存泄漏。
何时需要为基类添加虚析构函数？
当一个类有任何虚函数时，它就应该有一个虚析构函数。 这是因为一旦一个类有了虚函数，它就进入了多态的世界。为了保证多态的完整性，析构函数也需要是虚的。
当你想通过基类指针或引用删除一个派生类对象时。 这是最常见也是最重要的场景。如果你设计的基类可能会被继承，并且你期望通过基类指针来管理派生类对象，那么你的基类析构函数必须是虚的。
一个“经验法则”：
如果你正在编写一个类，并且你有理由相信这个类会被其他类继承，那么为该类的析构函数加上 `virtual` 关键字通常是最好的做法，除非你有非常明确的理由不这样做（例如，它是一个纯粹的“概念”基类，绝不会被实例化，并且其派生类有自己的独立生命周期管理，但这种情况也很少见）。
总结一下为什么需要虚析构函数：
1. 资源正确释放： 通过基类指针删除派生类对象时，确保派生类和基类各自的析构函数都能被调用，从而释放派生类特有的资源。
2. 避免内存泄漏： 这是最直接的好处。
3. 遵守多态原则： 确保对象的析构过程遵循多态性，与对象的实际类型相匹配。
4. 预防未定义行为： 避免由错误的对象销毁顺序导致的潜在问题。
额外的考虑：
纯虚析构函数： 如果一个基类是抽象基类（包含纯虚函数），那么它的析构函数也可以声明为纯虚函数：`virtual ~Base() = 0;`。这样做会使基类成为抽象类，不能被实例化，并且强制所有派生类必须实现自己的析构函数。
基类本身是值传递的析构函数： 如果一个类永远不会被继承，或者你从不使用基类指针来删除派生类对象，那么你不需要虚析构函数。但这种场景在实际开发中非常少见，因为你通常无法完全控制一个类的继承情况。
总而言之，为基类添加 `virtual` 析构函数是 C++ 中处理继承和多态时一个至关重要的安全实践，它确保了对象的生命周期能被正确地管理，防止了资源泄漏和不可预知的行为。
网友意见
基类的 virtual 析构函数是为了解决一个问题：当用基类类型的指针去delete一个派生类的实例的时候，可以让派生类的析构函数被调用。
class B { virtual ~B(){} } class A : public B { ~A(){} } B *p = new A(); delete p; 如果在 class B 的 析构函数不是虚函数，那么当 delete p 时候 ~A() 是不会被调用的，如果需要在A对象析构时做些必要操作，那么就必须把 ~B()定义成虚函数。
那么这时候 ~B()还有没有机会执行呢，有的，析构函数的机制就是子类的析构会自动调用父类的析构函数，~B()实际是被 ~A()调用的，这就形成一个完美的析构链条。
嗯……你早上是怎么穿衣服的？
是这个顺序：
1、穿上内裤；
2、穿上裤子。
还是这个顺序：
1、穿上裤子；
2、穿上内裤。
除了超人，都应该是顺序1吧？
那，如果你是按顺序1穿裤子的，晚上你怎么脱衣服？
1、先脱内裤；
2、再脱长裤。
能这样脱吗？是不是得和穿的时候反序？
C++的类构造/析构是类似过程。你可以认为基类-派生类的构造/析构动作被压进了一个（逻辑上存在但看不到的）栈里；构造时先穿内裤……哦不，先构造基类对象，后穿……构造派生类对象；脱……析构的时候正好是相反顺序。
不按这个顺序会如何？
你晚上不脱裤子先脱内裤试试不就知道了。
注意这个“逻辑上存在但看不到”的栈：事实上，这个栈也是看得到的。
构造函数里，你可以给一个初始化列表，把类中成员对象全部初始化（按对象声明顺序，和初始化列表顺序无关；其中基类对象总是最先初始化的）；而在析构函数里，虽然你看不见，但类中所有成员对象也会被自动析构（当然，你自己new出来的必须自己delete，谁申请谁释放、如何申请就如何释放，这是基本原则）。
这个对象，就包括了基类对象。
换句话说，派生类析构过程是：
1、调用用户自己写的析构函数，完成相应操作；
2、按照类中成员对象的初始化顺序的逆序，逐个析构成员对象；
3、基类对象是第一个初始化的、隐含的“成员对象”，因此最后被析构；
4、析构基类对象自然就触发了它的析构函数。
你看，虽然没有刻意实现，但这就是一个栈逻辑——所以说数据结构一定得好好学，不然人家玩的千变万化，随随便便一个数据结构就嵌逻辑里面了，你哪找得到。
注意仅仅是栈逻辑，实际上却是一个逻辑上的树结构；这个树结构的根节点是基类，子节点是派生类。并且，这个树是单向的，所有派生类都可以回溯到基类、但无法从基类找派生类——说起来很复杂，听起来好多黑体字要背，背完更糊涂了；但只要稍微动动脑筋、关注功能、自己完成设计（而不是被动学习），这事就是随便谁，随手一写都差不多。
程序领域，这种正向的“自己完成设计”比逆向的“分析学习别人现成实现、琢磨出对方思路”简单很多倍的案例比比皆是。因此我才一再强调，一定要自己独立实现一些东西，不要只看现成的项目。
至于为何析构函数一定要声明为virtual，否则就等于禁止继承……
很简单，virtual成员函数会通过一定方式保留一份跟踪记录（目前来说绝大多数编译器是用虚函数表实现的），这样才能不受指向该对象的指针类型的迷惑、正确找到对应函数。
换句话说，我们可以通过正确的对象类型找到正确的析构函数，对编译器来说这是基本操作。
但是，当使用基类指针指向派生类对象时，此时通过指针取到的对象类型显然是错误的；那么我们就必须通过虚函数表之类机制才能找到“继承栈”的“栈顶”——然后才能调用到正确的派生类析构函数。
换句话说，virtual这个声明，就等于为析构函数栈搞了个栈顶指针。
而一旦找到了正确的析构函数（栈顶指针），把整个栈清空就很简单了，并不需要额外的东西。
具体来说，在正确析构函数里，编译器自动添加的类内部对象析构相关代码是硬编码的，是绝对正确的；换句话说，它必须知道（除了用户指定的析构代码外）类内部成员对象的正确析构顺序和析构方法，否则就无法正确完成其功能——而基类对象的析构不过是这个析构逻辑的一部分而已，甚至都不用为它开特例。
再换句话说，“析构函数栈”本身是物理存在的，我们仅仅是不知道它的栈顶而已；一旦栈顶确定，剩下自然顺理成章。
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