面试题：C++复杂继承体系及智能指针下虚析构函数调用顺序分析

Question

给定如下复杂的C++继承体系和智能指针使用场景： class GrandParent { public: virtual ~GrandParent() { std::cout << "GrandParent destructor" << std::endl; } }; class Parent : public GrandParent { public: virtual ~Parent() { std::cout << "Parent destructor" << std::endl; } }; class Child : public Parent { public: ~Child() { std::cout << "Child destructor" << std::endl; } }; class OtherChild : public Parent { public: ~OtherChild() { std::cout << "OtherChild destructor" << std::endl; } }; class Composite : public Child, public OtherChild { public: ~Composite() { std::cout << "Composite destructor" << std::endl; } }; std::unique_ptr<GrandParent> GetComposite() { return std::make_unique<Composite>(); } int main() { auto ptr = GetComposite(); return 0; } 请详细分析在整个生命周期内，虚析构函数的调用顺序，以及智能指针管理对其的影响。

Answer 1

1. 虚析构函数调用顺序：
   • 当main函数中ptr的生命周期结束时（main函数返回，ptr离开作用域），智能指针ptr会自动释放其所管理的对象。
   • 由于ptr指向的实际对象是Composite类型（通过GetComposite函数创建），首先调用Composite的析构函数。输出：Composite destructor。
   • 因为Composite继承自Child和OtherChild，接下来会调用Child和OtherChild的析构函数。这里由于C++的多重继承特性，先调用Child的析构函数，输出：Child destructor，再调用OtherChild的析构函数，输出：OtherChild destructor。
   • Child和OtherChild又都继承自Parent，所以会调用Parent的析构函数，输出：Parent destructor。
   • Parent继承自GrandParent，最后调用GrandParent的析构函数，输出：GrandParent destructor。
   • 总的调用顺序为：Composite destructor -> Child destructor -> OtherChild destructor -> Parent destructor -> GrandParent destructor。
2. 智能指针管理对其的影响：
   • 使用std::unique_ptr管理对象，std::unique_ptr负责对象的自动释放。当std::unique_ptr离开其作用域（在main函数返回时ptr离开作用域），它会自动调用所管理对象的析构函数。
   • 这种自动管理机制确保了对象资源（例如动态分配的内存等）的正确释放，避免了内存泄漏。同时，由于std::unique_ptr指向的是GrandParent类型，通过虚析构函数机制，能够正确地调用到实际对象（Composite）及其所有基类的析构函数，保证了整个对象层次结构的正确销毁。如果没有虚析构函数，当通过GrandParent类型的指针（这里是std::unique_ptr<GrandParent>）释放对象时，只会调用GrandParent的析构函数，导致Composite及其其他基类的析构函数不会被调用，从而可能引发内存泄漏和未定义行为。

所以，智能指针std::unique_ptr结合虚析构函数，保证了复杂继承体系下对象生命周期的正确管理和资源的安全释放。