面试题：C++ 析构函数在复杂对象关系下资源释放的处理

Question

假设有一个 C++ 程序，存在类 A，类 B 包含类 A 的对象成员，类 C 继承自类 B 并在构造函数中动态分配了额外的资源（如文件句柄）。请阐述在类 C 的对象生命周期结束时，析构函数的调用顺序以及如何确保所有资源（包括类 A 的成员资源和类 C 动态分配的文件句柄）都被正确释放，同时分析可能出现资源泄漏的情况及原因。

Answer 1

1. 析构函数调用顺序：
   • 首先调用类 C 的析构函数。在类 C 的析构函数中，应该释放其在构造函数中动态分配的资源（如文件句柄）。
   • 然后调用类 B 的析构函数。类 B 的析构函数会自动调用类 A 的析构函数来释放类 A 对象成员的资源，因为类 A 是类 B 的对象成员。
2. 确保资源正确释放的方法：
   • 在类 C 的析构函数中，显式释放动态分配的资源（如关闭文件句柄）。例如：

class C : public B {
private:
    FILE* fileHandle;
public:
    C() {
        fileHandle = fopen("example.txt", "r");
        if (fileHandle == nullptr) {
            // 处理打开文件失败的情况
        }
    }
    ~C() {
        if (fileHandle!= nullptr) {
            fclose(fileHandle);
        }
    }
};

• 确保类 A 和类 B 的析构函数能正确释放各自的资源。如果类 A 有需要手动释放的资源，在类 A 的析构函数中进行释放操作。类 B 的析构函数无需特殊处理类 A 对象成员的释放，因为它会自动调用类 A 的析构函数。

3. 可能出现资源泄漏的情况及原因：
   • 情况一：在类 C 的构造函数中动态分配资源成功，但在后续构造过程中抛出异常。例如：

class C : public B {
private:
    FILE* fileHandle;
public:
    C() {
        fileHandle = fopen("example.txt", "r");
        if (fileHandle == nullptr) {
            // 处理打开文件失败的情况
        }
        // 假设这里有其他可能抛出异常的代码
        throw std::exception("Some error");
    }
    ~C() {
        if (fileHandle!= nullptr) {
            fclose(fileHandle);
        }
    }
};

• 原因：由于异常抛出，类 C 的析构函数不会被调用，导致文件句柄没有被关闭，从而造成资源泄漏。解决方法是使用智能指针（如 std::unique_ptr 或 std::shared_ptr）来管理动态分配的资源，这样在异常发生时，智能指针的析构函数会自动释放资源。
• 情况二：如果类 C 的析构函数没有正确释放动态分配的资源，例如忘记关闭文件句柄：

class C : public B {
private:
    FILE* fileHandle;
public:
    C() {
        fileHandle = fopen("example.txt", "r");
        if (fileHandle == nullptr) {
            // 处理打开文件失败的情况
        }
    }
    ~C() {
        // 忘记关闭文件句柄
    }
};

• 原因：资源没有在对象生命周期结束时被释放，导致资源泄漏。应在类 C 的析构函数中正确释放资源。