條款07（一）：為多态基類聲明virtual析構函數

條款07：為多态基類聲明virtual析構函數

Declare destructors virtual in polymorphic base classes

該條款内容較多，分成兩章來進行學習記錄。

Virtual析構函數

首先，也是從一個例子入手。

對于時間的記錄，可以有許多種方法。是以，設計一個TimeKeeper base class和一些derived classes以作為不同的計時方法是一種比較可取的方法：

class TimeKeeper {      //base class
public:
    TimeKeeper();
    ~TimeKeeper();      //Non-vitrual的析構函數
    ...
};

class AtomicClock : public TimeKeeper { ... }   //原子鐘
class WaterClock: public TimeKeeper { ... }     //水鐘
class WristWatch: public TimeKeeper { ... }     //腕表
           

在使用的過程中，使用者可能隻想在程式中使用時間， 而并不想操心時間的計算細節。

是以，這個時候，我們可以設計factory（工廠）函數，傳回指針指向一個計時對象。即：

• Factory函數會“傳回一個base class指針， 指向新生成的derived class對象”。

TimeKeeper* getTimeKeeper();
           

為了遵守factory函數的規則，被getTimeKeeper()傳回的對象必須位于heap（堆）。是以為了避免洩露記憶體和其他資源，将factory函數傳回的每一個對象适當的delete掉非常重要：

TimeKeeper* ptk = getTimeKeeper();  //從TimeKeeper繼承體系中擷取一個動态配置設定對象

...                                 //使用這個對象        
delete ptk;                         //釋放這個對象，避免資源洩露
           

但是，在上述的代碼中，縱使使用者把每一件事都做對了，仍然沒有辦法知道程式如何行動！

原因在于：

• getTimeKeeper傳回的指針指向一個derived class對象（例如AtomicClock），而這個對象卻經由一個base class指針（例如TimeKeeper*指針）删除。但是，目前的base class（TimeKeeper）有一個non-virtual析構函數。

之是以會引來錯誤，是因為C++明确指出，當derived class對象經由一個base class指針被删除，而該base class又帶有一個non-virtual析構函數，這樣操作的結果并沒有定義：

• 實際執行時通常發生的是對象的derived成分沒有被銷毀。

也就是說，如果getTimeKeeper傳回指針指向一個AtomicClock對象，其中的AtomicClock成分（即聲明于AtomicClock class内的成員變量）很可能沒有被銷毀，而AtomicClock的析構函數也未能執行。

然而，其中的base class成分（即TimeKeeper部分）卻通常會被銷毀，于是就造成了一種“局部銷毀”對象。

解決辦法：

• 給base class一個virtual析構函數。

  此後，删除derived class對象，就會銷毀整個對象，包括所有的derived class的成分：

class TimeKeeper {      //base class
public:
    TimeKeeper();
    virtual ~TimeKeeper();      //vitrual的析構函數
    ...
};

TimeKeeper* ptk = getTimeKeeper();  

...                                         
delete ptk;     
           

像TimeKeeper這樣的base classes除了析構函數之外通常還有其他的virtual函數，因為：

• virtual函數的目的是允許derived class的實作得以客制化。

例如TimeKeeper就可能擁有一個virtual getCurrentTime，它在不同的derived classes中有不同的實作代代碼。任何class隻要帶有virtual函數，就幾乎可以确定也有一個virtual析構函數。

基類指針可以指向派生類的對象（多态性），如果删除該指針delete []p；就會調用該指針指向的派生類析構函數，而派生類的析構函數又自動調用基類的析構函數，這樣整個派生類的對象完全被釋放。如果析構函數不被聲明成虛函數，則編譯器實施靜态綁定，在删除基類指針時，隻會調用基類的析構函數而不調用派生類析構函數，這樣就會造成派生類對象析構不完全。是以，将析構函數聲明為虛函數是十分必要的。

1.每個析構函數（不加 virtual） 隻負責清除自己的成員。

2.可能有基類指針，指向的确是派生類成員的情況。（這是很正常的）

那麼當析構一個指向派生類成員的基類指針時，程式就不知道怎麼辦了。

是以要保證運作适當的析構函數，基類中的析構函數必須為虛析構。