C++ 构造函数 & 析构函数

C++ 构造函数 & 析构函数

美团二面被问了一个问题，没有答上来，今天整理一下相关知识。
问：为什么析构函数要声明成虚函数？

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涉及到虚函数，表明这个问题实际上和多态有关系，具体来讲是用基类指针指向的子类对象如何虚构的问题。

举个例子，以下函数的输出是什么？

典型代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

class A {
public:
    A() { cout << "A::A()" << endl; }
    virtual ~A() {cout << "A::~A()" << endl; }
};

class B {
public:
    B() { cout << "B::B()" << endl; }
    virtual ~B() {cout << "B::~B()" << endl; }
};

class C : public A {
public:
    C() { cout << "C::C()" << endl; }
    virtual ~C() {cout << "C::~C()" << endl; }
private:
    B b;
};

int main() {
    // C c;
    A* p = new C;
    delete p;
}

问题解答

问题揭秘，输出为：

A::A()
B::B()
C::C()
C::~C()
B::~B()
A::~A()

这里首先回答原来的问题，为什么需要虚函数，因为 A *p = new C; 这种方式声明的对象，如果不用虚函数的话，用的是 class A 的析构函数来析构，会造成资源泄漏。可以尝试把上面代码中的 virtual 全部删除，输出为：

A::A()
B::B()
C::C()
A::~A()

使用虚函数的话，析构时调用的是从对象的虚函数表中查找到的析构函数，也就是 class C 的析构函数，这才是正确析构对象的开始。

但是上面的析构是三个析构函数都被调用了，这个顺序是怎么来的，底层怎么工作怎么实现的呢？

关于构造函数和析构函数的实现

首先是构造函数，构造函数的工作过程如下：

1. 按声明顺序，调用所有基类的构造函数；
2. 构造虚函数表，指向正确代码段位置；
3. 按声明顺序，调用每个成员变量的构造函数；
4. 依次调用构造函数体中的语句。

析构函数工作刚好反过来：

1. 依次调用析构函数体中的语句；
2. 按声明逆序，调用每个成员变量的析构函数；
3. 按声明逆序，调用每个基类的析构函数。

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那么问题来了，对于一个继承链很长的子对象，编译器怎么告诉CPU去哪儿找下一个析构函数位置的？
在虚析构函数的末尾加入几个 call 指令就可以了！子类对象逆序去 call 成员变量和基类的析构函数，基类各自也 call 自身的成员变量和基类的析构函数，这样也就形成一个调用链了。
同理，构造函数其实也是编译器自动生成了这一系列 call 指令来工作的。

注意，为了保证析构函数正常调用，所有作为基类的类，其析构函数都必须声明为虚函数；只有必然作为子类的类（比如用了C++11的 final 声明的类），析构函数才不用写虚函数。

参考

1. C++对象模型（五）构造与析构