第7条：将多态基类的析构函数声明为虚函数

考虑一个计时器，我们首先创建一个TimeKeeper 基类，然后在它的基础上创建各种派生类，用于不同方式的计时。
 

class TimeKeeper {
public:
TimeKeeper();
~TimeKeeper();
...
};

class AtomicClock: public TimeKeeper { ...}; //原子钟
class WaterClock: public TimeKeeper { ...};  //水钟
class WristWatch: public TimeKeeper { ...};  //腕表

许多程序员希望在访问时间的同时，不用关心时间计算的细节。这时我们设计一个factory(工厂)函数来返回一个指向计时器对象的指针。该函数返回的是一个基类指针，指向一个新创建的派生类对象：
 

TimeKeeper* getTimeKeeper();
// 返回一个指针，指向TimeKeeper 派生类动态分配的对象

为了不破坏工厂函数的惯例，getTimeKeeper() 返回的对象位于堆（heap）中。所以为了避免内存或者其他资源发生泄漏，须将函数返回的每个对象适当的delete掉：

TimeKeeper *ptk = getTimeKeeper();//从 TimeKeeper 继承体系获得一个动态分配的对象
... //使用对象
delete ptk; //释放它，以防资源泄漏

把delete工作推给客户不是一个好的做法， 第 13 条 中解释了这一点。关于如何修改工厂函数接口从而防止常见的客户端错误发生，请参见第 18 条。但是这些议题在此都不是主要的，这一条中我们主要讨论的是上述代码中存在着更为基本的弱点：即使客户端程序员把每一件事都做对了，仍无法预知程序会产生怎样的行为。
 
现在的问题是：getTimeKeeper 返回一个指向其派生类对象的指针（比如说 AtomicClock ），而这个对象却通过一个基类的指针得到删除（比如说一个 TimeKeeper* 指针），而基类（ TimeKeeper ）有一个非虚拟的析构器。
这里埋藏着隐患，因为 C++规定：当一个派生类对象通过基类的指针来删除，并且这一基类有一个non-virtual的析构器，此时的结果是不可预知的------通常情况下在运行时，派生类中新派生出的部分得不到销毁。如果getTimeKeeper 返回了一个指向AtomicClock 对象的指针，这一对象中派生出的部分（也就是 AtomicClock 类的数据成员）有可能没被销毁， AtomicClock 的析构器也可能不会得到运行。然而，这一对象中base class成分（也就是 TimeKeeper 这一部分）通常会被销毁，这样便会产生一个“局部销毁”对象。用这种方法会造成泄漏资源、破坏数据结构、浪费调试时间等后果。
 
排除这一问题的方法很简单：给基类一个虚拟的析构器。这时删除一个派生类对象，程序就会精确地按你的需要运行了。整个对象都会得到销毁，包括所有新派生的部分：
 

class TimeKeeper {
public:
TimeKeeper();
virtual ~TimeKeeper();
...
};
TimeKeeper *ptk = getTimeKeeper();
...
delete ptk; //现在，程序正常运行

通常，像TimeKeeper 这样的基类会包含除析构器以外的虚函数，这是因为虚函数的目的是允许派生类实现它们的个性化（参见第 34 条）。比如说，对于TimeKeeper 类中的getCurrentTime 函数来说，它在不同的派生类中有可能有不同的实现方式，必须要将其声明为虚函数。任何有虚函数的类几乎都要包含一个虚析构器。
 
如果一个类不包含虚函数，通常情况下意味着它将不作为基类使用。当一个类不作为基类时，将它的析构其声明为虚拟的通常是个坏主意。请下示例，这个类代表的是二维空间中的点：

class Point {  //2D 的点
public:
Point(int xCoord, int yCoord);
~Point();
private:
intx, y;
};

如果一个 int 占用 32 位，一个 Point 对象便适合置入一个 64 位的寄存器中。而且，这样的一个 Point 对象可以以一 个 64 位数值的形式传给其他语言编写的函数，比如 C 或者 FORTRAN 。然而如果 Point 的析构器是虚拟的，那么就是另一种情况了。
 
虚函数的实现需要它所在的对象包含额外的信息，主要用来确定本对象运行时需要调用哪个虚函数。通常，这一信息采取一个指针的形式，这个指针被称为“ vptr ”（“vitualtable pointer”）。 vptr 指向一个同函数指针组成的数组，这一数组称为“ vtbl ”（“virtual table”），每个包含虚函数的类都有一个与之相关的 vtbl 。当一个虚函数被一个对象调用时，就用到了该对象的 vptr 所指向的 vtbl ，在 vtbl 中查找一个合适的函数指针，然后调用相应的实函数。
 
虚函数实现细节并不重要。重要的是，如果 Point 类包含一个虚函数，这一类型的对象将会变大。在一个 32 位的架构中， Point 对象将会由 64 位 （两个 int 大小）增长至 96 位（两个 int 加一个 vptr(指针为32位) ）；在 64 位架构中， Point 对象将由 64 位 增长至 128 位 。这是因为指向 64 位架构的指针有 64 位 大小。因此为 Point 添加一个 vptr 将会使其变 大 50-100% ！这样一个 64 位的 寄存器便容不下一个 Point 对象。此外， C++ 中的 Point 对象也不再与其它语言（比 如 C 语 言）有同样的结构。（其它语言很可能没有 vptr）。除非你显式增加一个vptr 的等价物---但这是属于实现细节，且不具备可移植性，否则 Point 对象便无法与其它语言编写的函数互通。
 
综上，无故将所有的析构器声明为虚拟的，与从未声明它们为虚函数一样糟糕，这一点最为重要。许多人总结出一条解决途径：只有当类中至少包含一个虚函数时，要声明一个虚析构器。
 
甚至在完全没有虚函数的类里，也可能会被non-virtual的构造器所困惑。比如说，标准的 string 类不包含虚函数，但是有程序员错误地将其作为基类：
 

class SpecialString: public std::string {
//这不是个好主意！
//std::string 有一个非虚拟的析构器
...
};

 
乍一看上面代码似乎没问题，但是如果在应用时，无意间将一个指向 SpecialString 的指针转型为指向 string 的指针，然后你又对这个 string 指针使用了 delete ，你的程序会立刻陷入无法预知的状态：
 

SpecialString *pss = newSpecialString("Impending Doom");
std::string *ps;
...
ps = pss;       //SpecialString*-> std::string*
...
delete ps;
//未定义！实际上 *ps 的SpecialString这一部分资源会泄漏，
//因为 SpecialString 的析构器没有被调用

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相同的分析适用于任何不带virtual析构函数的 class，包括所有的 STL 容器类型（如 vector 、 list 、 set 、 tr1::unordered_map （参见第 54 条），等等）。如果你试图继承一个标准容器或者其他任何包含非虚析构器的类，请打消念头。（遗憾的是， C++ 没有提供类似 Java 中的 final 类或 C# 中的 sealed 类那种“禁止派生”机制）
 
有时候令class带一个纯虚析构器（pure virtual）十分方便的。我们可以回忆一下，纯虚函数会使所在的类变成抽象类——这种类不可以实例化（也就是说，你无法创建这种类型的对象）。然而有时你希望一个类成为抽象类，但是你有没有任何纯虚函数，这时候要怎么办呢？因为抽象类应该作为基类来使用，而基类应该有虚析构器，又因为纯虚函数可以造就一个抽象类，那么解决方案就显而易见了：如果你希望一个类成为一个抽象类，那么在其中声明一个纯虚析构器。下边是示例：
 

class AWOV {    //AWOV = "Abstract w/o Virtuals"
public:
virtual ~AWOV() = 0;  //声明纯虚析构器
};

 
这个类有一个纯虚析函数，所以它是一个抽象类，同时它拥有一个虚析构器，所以你不需要担心析构器出现问题。然而这里有个窍门：必须为纯虚析构器提供一个定义：
 
AWOV::~AWOV() {}    //纯虚析构器的定义
 
析构器的运作方式：首先调用最后派生出的类的析构器，然后依次调用上一层基类的析构器。由于当调用一个 AWOV 的派生类的析构器时，编译器会自动调用 ~AWOV ，因此你必须为 ~AWOV 提供一个函数体。否则连接器将会报错。
 
“为基类提供虚析构器”的原则仅对多态基类（这种基类的设计目的是为了用来“通过基类接口处理派生类对象”）有效。我们说TimeKeeper 是一个多态基类，这是由于即使我们手头只有 TimeKeeper 指向它们的指针，我们仍可以对 AtomicClock 和 WaterClock 进行操控。
 
并非所有基类的设计目的都是为了多态性。标准 string 类型、 STL 容器都不用作基类，因此它们都不具备多态性。另外有一些类是设计用作基类的，但是它们并未被设计成多态类。这些类（例如第 6 条中的 Uncopyable 和标准类中的 input_iterator_tag （第 47 条））不允许通过其接口来操控它的派生类。因此，它们并不需要虚析构器。
 
需要记住的
  1.应该为多态基类声明虚析构器。如果一个class带有任何virtual函数，它就应该包含一个虚析构器。
  2.如果一个类不用作基类或者不需具有多态性，便不应为它声明虚析构器。