面试题：C++ 虚析构函数与智能指针在资源释放保障上的协同与差异

虚析构函数

优势：
- 多态析构：当通过基类指针删除派生类对象时，虚析构函数能确保调用正确的派生类析构函数，从而正确释放派生类中分配的资源。这对于继承体系下的资源管理至关重要，避免了资源泄漏。例如，一个Shape基类有Circle和Rectangle派生类，每个派生类可能在析构时需要释放不同的资源（如分配的内存用于存储形状参数），虚析构函数保证了这些资源能被正确释放。
- 明确资源释放逻辑：在类的析构函数中，可以清晰地定义资源释放的逻辑，如关闭文件、释放网络连接等。
不足：
- 手动管理：需要开发者手动调用delete操作符来触发析构函数，如果忘记调用，资源不会被释放，容易导致资源泄漏。
- 所有权不清晰：对于复杂的资源所有权转移场景，单纯的虚析构函数无法很好地处理，可能需要复杂的引用计数等额外机制。

智能指针

优势：
- 自动资源释放：智能指针利用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）机制，在对象生命周期结束时自动调用delete，无需手动管理资源释放，大大减少了资源泄漏的风险。例如std::unique_ptr在离开作用域时会自动释放所管理的资源。
- 所有权管理清晰：std::unique_ptr明确表示独占所有权，std::shared_ptr通过引用计数实现共享所有权，std::weak_ptr用于解决循环引用问题，使得资源所有权的管理更加直观和易于理解。
不足：
- 性能开销：std::shared_ptr的引用计数机制会带来一定的性能开销，包括原子操作和额外的内存管理开销。
- 循环引用问题：如果使用不当，std::shared_ptr可能会导致循环引用，使得对象无法被正确释放，需要使用std::weak_ptr来打破循环引用。

协同工作

智能指针和虚析构函数可以协同工作。智能指针负责自动释放资源，而虚析构函数确保在继承体系下正确调用析构函数。例如，当使用std::shared_ptr<Base>管理派生类对象时，虚析构函数保证了在引用计数为0时，正确调用派生类的析构函数来释放资源。

仅靠智能指针不足以保障资源释放的场景

当存在继承体系，并且通过基类指针来操作派生类对象时，如果基类析构函数不是虚函数，仅靠智能指针无法正确释放派生类的资源。示例代码如下：

#include <memory>
#include <iostream>

class Base {
public:
    ~Base() {
        std::cout << "Base::~Base()" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base {
private:
    int* data;
public:
    Derived() {
        data = new int(42);
    }
    ~Derived() {
        delete data;
        std::cout << "Derived::~Derived()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Base> ptr = std::make_shared<Derived>();
    // 这里因为Base析构函数不是虚函数，
    // 当智能指针析构时，只会调用Base的析构函数，
    // Derived类中分配的data内存不会被释放，导致资源泄漏
    return 0;
}

在上述代码中，Base类析构函数不是虚函数，std::shared_ptr<Base>在析构时只会调用Base的析构函数，Derived类中data指向的内存不会被释放，造成资源泄漏。将Base类析构函数声明为虚函数即可解决此问题：

#include <memory>
#include <iostream>

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

class Derived : public Base {
private:
    int* data;
public:
    Derived() {
        data = new int(42);
    }
    ~Derived() {
        delete data;
        std::cout << "Derived::~Derived()" << std::endl;
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Base> ptr = std::make_shared<Derived>();
    // 此时智能指针析构时，会调用Derived的虚析构函数，
    // 正确释放Derived类中分配的资源
    return 0;
}

这样，当std::shared_ptr析构时，会调用正确的Derived类析构函数，确保资源安全释放。

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面试题：C++ 虚析构函数与智能指针在资源释放保障上的协同与差异

知识考点

面试题答案

虚析构函数

智能指针

协同工作

仅靠智能指针不足以保障资源释放的场景