面试题：C++ 中虚析构函数在继承体系下的应用场景

Question

在一个C++ 继承体系中，基类有一些动态分配的资源，派生类也有动态分配的资源。请举例说明为什么基类的析构函数需要声明为虚函数，不声明会出现什么问题？

Answer 1

1. 示例说明基类析构函数声明为虚函数的原因

假设我们有一个基类Base和一个派生类Derived，如下所示：

#include <iostream>
#include <cstring>

class Base {
public:
    Base() {
        data = new char[10];
        std::strcpy(data, "BaseData");
    }
    ~Base() {
        std::cout << "Base destructor" << std::endl;
        delete[] data;
    }
private:
    char* data;
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived() {
        derivedData = new char[10];
        std::strcpy(derivedData, "DerivedData");
    }
    ~Derived() {
        std::cout << "Derived destructor" << std::endl;
        delete[] derivedData;
    }
private:
    char* derivedData;
};

当我们使用基类指针来管理派生类对象时，如果基类析构函数不是虚函数：

int main() {
    Base* ptr = new Derived();
    delete ptr;
    return 0;
}

输出结果只会有“Base destructor”，这意味着派生类的析构函数没有被调用，derivedData指向的内存没有被释放，从而导致内存泄漏。

如果将基类的析构函数声明为虚函数：

class Base {
public:
    Base() {
        data = new char[10];
        std::strcpy(data, "BaseData");
    }
    virtual ~Base() {
        std::cout << "Base destructor" << std::endl;
        delete[] data;
    }
private:
    char* data;
};

再次运行上述main函数，输出结果会是“Derived destructor”和“Base destructor”，派生类和基类的析构函数都会被正确调用，资源得到释放。

2. 不声明为虚函数出现的问题

• 内存泄漏：如上述示例，派生类中动态分配的资源得不到释放，因为派生类的析构函数不会被调用。
• 资源清理不完整：不仅是内存资源，如果基类和派生类中还有其他需要清理的资源（如文件句柄、网络连接等），不调用派生类析构函数会导致这些资源没有被正确关闭或清理，可能会引发程序后续运行时的错误。