虛析構函數、純虛析構函數

一. 虛析構函數

我們知道，爲了能夠正確的調用對象的析構函數，一般要求具有層次結構的頂級類定義其析構函數爲虛函數。因爲在delete一個抽象類指針時候，必須要通過虛函數找到真正的析構函數。

如：

class Base
{
public:
   Base(){}
   virtual ~Base(){}
};

class Derived: public Base
{
public:
   Derived(){};
   ~Derived(){};
}

void foo()
{
   Base *pb;
   pb = new Derived;
   delete pb;
} 

這是正確的用法，會發生動態綁定，它會先調用Derived的析構函數，然後是Base的析構函數

如果析構函數不加virtual，delete pb只會執行Base的析構函數，而不是真正的Derived析構函數。
因爲不是virtual函數，所以調用的函數依賴於指向靜態類型，即Base

二. 純虛析構函數
現在的問題是，我們想把Base做出抽象類，不能直接構造對象，需要在其中定義一個純虛函數。如果其中沒有其他合適的函數，可以把析構函數定義爲純虛的，即將前面的CObject定義改成：

class Base
{
public:
   Base(){}
   virtual ~Base()= 0
};

可是，這段代碼不能通過編譯，通常是link錯誤，不能找到~Base()的引用(gcc的錯誤報告)。這是因爲，析構函數、構造函數和其他內部函數不一樣，在調用時，編譯器需要產生一個調用鏈。也就是，Derived的析構函數裏面隱含調用了Base的析構函數。而剛纔的代碼中，缺少～Base()的函數體，當然會出現錯誤。

這裏面有一個誤區，有人認爲，virtual f()=0這種純虛函數語法就是沒有定義體的語義。
其實，這是不對的。這種語法只是表明這個函數是一個純虛函數，因此這個類變成了抽象類，不能產生對象。我們完全可以爲純虛函數指定函數體 。通常的純虛函數不需要函數體，是因爲我們一般不會調用抽象類的這個函數，只會調用派生類的對應函數。這樣，我們就有了一個純虛析構函數的函數體，上面的代碼需要改成：

class Base
{
public:
   Base()
   {
   }
   virtual ~Base() = 0; //pure virtual
};

Base::~Base()//function body
{
} 

從語法角度來說，不可以將上面的析構函數直接寫入類聲明中（內聯函數的寫法）。這或許是一個不正交化的地方。但是這樣做的確顯得有點累贅

這個問題看起來有些學術化，因爲一般我們完全可以在Base中找到一個更加適合的函數，通過將其定義爲沒有實現體的純虛函數，而將整個類定義爲抽象類。但這種技術也有一些應用，如這個例子：

class Base  //abstract class
{
public:
   virtual ~Base(){};//virtual, not pure
   virtual void Hiberarchy() const = 0;//pure virtual
};

void Base::Hiberarchy() const //pure virtual also can have function body
{
   std::cout <<"Base::Hiberarchy";
}

class Derived : public Base
{
public:
   Derived(){}
   virtual void Hiberarchy() const
   {
       CB::Hiberarchy();
       std::cout <<"Derived::Hiberarchy";
   }
   virtual void foo(){}
};


int main(){
   Base* pb=new Derived();
   pb->Hiberarchy();
   pb->Base::Hiberarchy();
   return 0;
} 

在這個例子中，我們試圖打印出類的繼承關係。在根基類中定義了虛函數Hiberarchy，然後在每個派生類中都重載此函數。我們再一次看到，由於想把Base做成個抽象類，而這個類中沒有其他合適的方法成員可以定義爲純虛的，我們還是隻好將Hiberarchy定義爲純虛的。（當然，完全可以定義～Base函數，這就和上面的討論一樣了。^_^）

另外，可以看到，在main中有兩種調用方法，第一種是普通的方式，進行動態鏈接，執行虛函數，得到結果"Derived::Hiberarchy"；第二種是指定類的方式，就不再執行虛函數的動態鏈接過程了，結果是"Base::Hiberarchy"。

通過上面的分析可以看出，定義純虛函數的真正目的是爲了定義抽象類，而並不是函數本身。與之對比，在java中，定義抽象類的語法是 abstract class，也就是在類的一級作指定（當然虛函數還是也要加上abstract關鍵字）。是不是這種方式更好一些呢？在Stroustrup的《C++語言的設計與演化》中我找到這樣一段話：

“我選擇的是將個別的函數描述爲純虛的方式，沒有采用將完整的類聲明定義爲抽象的形式，這是因爲純虛函數的概念更加靈活一些。我很看重能夠分階段定義類的能力；也就是說，我發現預先定義一些純虛函數，並把另外一些留給進一步的派生類去定義也是很有用的”。

我還沒有完全理解後一句話，我想從另外一個角度來闡述這個概念。那就是，在一個多層複雜類結構中，中間層次的類應該具體化一些抽象函數，但很可能並不是所有的。中間類沒必要知道是否具體化了所有的虛函數，以及其祖先已經具體化了哪些函數，只要關注自己的職責就可以了。也就是說，中間類沒必要知道自己是否是一個真正的抽象類，設計者也就不用考慮是否需要在這個中間類的類級別上加上類似abstract的說明了。

當然，一個語言的設計有多種因素，好壞都是各個方面的。這只是一個解釋而已。

最後，總結一下關於虛函數的一些常見問題：

1) 虛函數是動態綁定的，也就是說，使用虛函數的指針和引用能夠正確找到實際類的對應函數，而不是執行定義類的函數。這是虛函數的基本功能，就不再解釋了。 

2) 構造函數不能是虛函數。而且，在構造函數中調用虛函數，實際執行的是父類的對應函數，因爲自己還沒有構造好, 多態是被disable的。 

3) 析構函數可以是虛函數，而且，在一個複雜類結構中，這往往是必須的。
 
4) 將一個函數定義爲純虛函數，實際上是將這個類定義爲抽象類，不能實例化對象。 

5) 純虛函數通常沒有定義體，但也完全可以擁有。

6)  析構函數可以是純虛的，但純虛析構函數必須有定義體，因爲析構函數的調用是在子類中隱含的。 

7) 非純的虛函數必須有定義體，不然是一個錯誤。 

8) 派生類的override虛函數定義必須和父類完全一致。除了一個特例，如果父類中返回值是一個指針或引用，子類override時可以返回這個指針（或引用）的派生。例如，在上面的例子中，在Base中定義了 virtual Base* clone(); 在Derived中可以定義爲 virtual Derived* clone()。可以看到，這種放鬆對於Clone模式是非常有用的。 
其他，有待補充。