C++ - 虚析构和纯虚析构的作用

在C++中，虚析构函数和纯虚析构函数的作用与多态性和资源管理密切相关。以下是它们的详细说明：

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一、虚析构函数的作用

1. 核心问题

当通过基类指针删除一个派生类对象时，如果基类的析构函数不是虚函数，则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（如内存、句柄等）未被释放，引发内存泄漏或资源泄漏。

例如：

#include <iostream>
using namespace std;


class Base {
public:
    Base() { std::cout << "Base 构造函数\n"; }
    ~Base() { std::cout << "Base 析构函数\n"; }
};
class Derived : public Base {
public:
    Derived() { std::cout << "Derived 构造函数\n"; }
    ~Derived() { std::cout << "Derived 析构函数\n"; }
};

int main()
{
    Base* obj = new Derived();
    delete obj;//通过基类指针删除一个派生类对象
    return 0;
}

运行结果：

 可以看到 Derived的析构函数 并未调用，会导致内存泄露问题。

 

2. 解决方案

将基类的析构函数声明为虚函数：

class Base {
public:
    virtual ~Base() {} // 虚析构函数
};
class Derived : public Base {
public:
    ~Derived() { /* 释放派生类资源 */ }
};

// 使用基类指针删除派生类对象
Base* obj = new Derived();
delete obj; // 正确调用 Derived::~Derived() 和 Base::~Base()

3. 关键点

• 多态销毁：虚析构函数确保通过基类指针删除对象时，调用完整的析构链（派生类 → 基类）。

• 设计准则：如果类可能被继承，且需要通过基类指针操作对象，析构函数必须为虚函数。

• 性能影响：虚函数会引入虚表（vtable）开销，但现代编译器优化后影响极小。

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二、纯虚析构函数的作用

1. 核心问题

如何定义一个抽象基类，但该类没有其他需要强制子类实现的纯虚函数？

2. 解决方案

将析构函数声明为纯虚函数，同时提供其实现：

class AbstractBase {
public:
    virtual ~AbstractBase() = 0; // 纯虚析构函数
};
AbstractBase::~AbstractBase() { /* 基类析构实现 */ }

class Concrete : public AbstractBase {
public:
    ~Concrete() { /* 派生类析构实现 */ }
};

3. 关键点

• 抽象类约束：纯虚析构函数使类成为抽象类，无法直接实例化。

• 必须提供实现：纯虚析构函数需要单独定义，因为派生类析构时会隐式调用基类析构函数。

• 替代方案：若类已有其他纯虚函数，无需使用纯虚析构函数来标记抽象类。

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三、对比与总结

特性	虚析构函数	纯虚析构函数
语法	virtual ~Base() {}	virtual ~Base() = 0; + 类外定义
目的	确保多态对象的完整析构	定义抽象类，强制派生类实现析构逻辑
是否可实例化基类	是	否（抽象类）
必须提供实现	否（可默认生成）	是（否则链接错误）
典型使用场景	基类可能被继承并通过指针删除对象	基类需为抽象类且无其他纯虚函数

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四、代码示例

1. 虚析构函数

#include <iostream>
using namespace std;


class Base {
public:
    Base() { std::cout << "Base 构造函数\n"; }
    virtual ~Base() { std::cout << "Base 析构函数\n"; }
};
class Derived : public Base {
public:
    Derived() { std::cout << "Derived 构造函数\n"; }
    ~Derived() { std::cout << "Derived 析构函数\n"; }
};

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

运行结果：

2. 纯虚析构函数

#include <iostream>
using namespace std;


class AbstractBase 
{
public:
    AbstractBase() { std::cout << "AbstractBase 构造函数\n"; }
    virtual ~AbstractBase() = 0;
};
AbstractBase::~AbstractBase() { std::cout << "AbstractBase 纯虚析构函数\n"; }

class Concrete : public AbstractBase {
public:
    Concrete() { std::cout << "Concrete 构造函数\n"; }
    ~Concrete() { std::cout << "Concrete 析构函数\n"; }
};


int main() 
{
    AbstractBase* obj = new Concrete();
    delete obj;
    return 0;
}

运行结果：

五、总结

• 虚析构函数：用于多态场景，确保派生类资源正确释放。

• 纯虚析构函数：用于定义抽象基类，强制派生类实现析构逻辑，同时自身需提供实现。

• 核心原则：若类可能被多态使用，基类必须提供虚析构函数；若需抽象类但无其他纯虚函数，可用纯虚析构函数。