虚析构函数和未定义行为

Question

这个问题与'何时/为什么应该使用虚拟析构函数？'不同。

struct B {
  virtual void foo ();
  ~B() {}  // <--- not virtual
};
struct D : B {
  virtual void foo ();
  ~D() {}
};
B *p = new D;
delete p;  // D::~D() is not called

问题:

1. 这是否可以被归类为未定义行为（我们知道~D()肯定不会被调用）？
2. 如果~D()是空的，它会以任何方式影响代码吗？
3. 使用B* p;和new[]/delete[]后，无论析构函数是否虚拟，~D()都肯定不会被调用。这是未定义行为还是良好定义行为？

- iammilind

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我经常考虑问同样的问题。我想要一个全面的答案，考虑三种情况：（1）B没有虚拟方法，（2）B有虚拟方法，但没有虚拟析构函数，（3）B有虚拟析构函数。显然，只有后者是定义良好的：https://dev59.com/tHI95IYBdhLWcg3w-DL0 - Aaron McDaid

请参考此处有关第三点的内容：https://dev59.com/Am025IYBdhLWcg3wLipX - Hari

Answer 1

何时/为什么应该使用虚析构函数？
遵循Herb Sutters的指导方针：

一个基类的析构函数应该是公共的和虚拟的，或者是受保护的和非虚拟的。

这是否可以归类为未定义行为（我们知道~D()肯定不会被调用）？

依据标准，它是未定义行为，通常会导致派生类析构函数不被调用并导致内存泄漏，但是猜测未定义行为的后果是无关紧要的，因为标准在这方面没有任何保证。

C++03标准：5.3.5 Delete

5.3.5/1：

delete-expression运算符销毁由new-expression创建的最终派生对象（1.8）或数组。
delete-expression：
::opt delete cast-expression
::opt delete [ ] cast-expression

5.3.5/3：

在第一种情况（删除对象）中，如果操作数的静态类型与其动态类型不同，则静态类型必须是操作数的动态类型的基类，并且静态类型必须具有虚拟析构函数，否则行为未定义。在第二种情况（删除数组）中，如果要删除的对象的动态类型与其静态类型不同，则行为未定义。73）

如果~D()为空，会对代码产生影响吗？
依然是未定义行为，派生类析构函数为空可能只会使程序正常工作，但这又是特定实现的实现定义方面，从技术上讲，它仍然是未定义行为。

请注意，在此没有保证，不使派生类析构函数虚拟化就不会导致调用派生类析构函数，这种假设是不正确的。根据标准，一旦您跨越了未定义行为领域，所有赌注都失效了。

请注意标准对未定义行为的定义。

C++03标准：1.3.12 未定义行为[defns.undefined]

行为，例如可能在使用错误的程序结构或错误的数据时出现，对于此国际标准不强制执行任何要求。当此国际标准省略任何行为的明确定义时，也可能预期出现未定义的行为。[注意：可允许的未定义行为范围从完全忽略情况并产生不可预测的结果，到在翻译或程序执行期间以特定于环境的记录方式表现（带或不带诊断消息），到终止翻译或执行（带有诊断消息）。许多错误的程序结构不会引起未定义的行为；它们需要被诊断。]

只有派生类的析构函数是否被调用，由上述引用中的粗体文本所控制，这显然为每个实现留下了空间。

- Alok Save

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@iammilind：既然保证不会调用~D()，那是谁说的？标准只规定如果析构函数不是虚函数，则是未定义行为，析构函数不被调用只是大多数实现中的副作用，并非标准所保证或要求的。 - Alok Save

@iammilind 没有任何保证 ~D() 不会被调用。标准规定在这种情况下的结果是未定义的，可能包括编译器某种方式插入魔法使 ~D() 被调用！只有在虚函数表的实现中才能得出结论：在大多数编译器中，派生类析构函数不会被调用。 - Mark B

注意：在C++11和C++14中，5.3.5/3基本上没有改变，因此这个答案仍然是正确的。 - M.M

这个在“鼻妖”意义上真的是未定义的吗？有可能会引起比派生类型部分删除更糟糕的情况吗？ - Kyle Strand

@KyleStrand 在未定义的情况下没有程度。 - M.M

Answer 2

1. 未定义行为
2. (首先需要注意的是，这些析构函数通常并不像您想象的那样为空。您仍然需要拆解所有成员)即使析构函数真正为空（POD？），它仍然取决于您的编译器。根据标准，它是未定义的。对于所有标准来说，您的计算机都可能在删除时爆炸。
3. 未定义行为

在一个旨在被继承的类中，非虚公共析构函数的存在确实没有必要。请参考本文，Guideline #4。

请使用受保护的非虚拟析构函数和shared_ptrs（它们具有静态链接）或公共虚拟析构函数。

- user406009

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为什么它是“未定义的”... 析构函数肯定不会被调用，这难道不是“明确定义”的吗？ - iammilind

我猜你可以依赖于它不调用D的事实。但是除非D实际上是一个空类，否则我相当确定这将会导致问题，因为D的成员不会得到析构函数的调用。 - user406009

真的。但我的问题是，一切都会按照预期发生，例如~D()没有被调用，~D()成员的析构函数也没有被调用等等...那么未定义的事情从哪里来？ - iammilind

基于标准，正如在这个精彩的答案中所提到的。 - user406009

Answer 3

正如其他人所重申的那样，这是完全未定义的，因为基类的析构函数不是虚拟的，任何人都不能做出任何声明。有关标准和进一步讨论，请参见此线程。

（当然，各个编译器有权作出某些承诺，但在这种情况下我没有听到任何消息。）

我认为有趣的是，在某些情况下，我认为malloc和free比new和delete更好地定义了。也许我们应该使用它们 :-)

给定一个基类和一个派生类，两者都没有任何虚拟方法，以下内容已被定义：

Base * ptr = (Base*) malloc(sizeof(Derived)); // No virtual methods anywhere
free(ptr); // well-defined

如果D有复杂的额外成员，那么可能会导致内存泄漏，但除此之外，这是定义良好的行为。

- Aaron McDaid

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我认为像POD这样的东西删除可能会很好定义。是时候去标准潜水了。 - user406009

@EthanSteinberg，那个其他线程上的示例链接是基于POD的，就我所知。 （实际上，如果一个结构体只有非虚函数，它仍然可以被称为POD吗？） - Aaron McDaid

是的，但我听说新的C++标准在修订POD方面做了很多工作，结果发现我错了。措辞仍然相同，和以前一样未定义。 - user406009

malloc 是一个分配函数。C 只有一种分配方式，而 C++ 有两种正交的概念，一种是分配，另一种是构造。 - Kerrek SB

@KerrekSB，是的，我提供的代码确实需要用户更明确地管理初始化。但它确实为C++中更好定义的行为提供了一条路线。我并不是真正建议任何人使用它，但这是一个有趣的观察。 - Aaron McDaid

Answer 4

（我想我可能会删除我的另一个答案。）

关于那种行为的一切都是未定义的。如果您想要更好定义的行为，您应该研究一下 shared_ptr，或者自己实现类似的东西。以下是定义良好的行为，无论任何东西是否具有虚拟性：

    shared_ptr<B> p(new D);
    p.reset(); // To release the object (calling delete), as it's the last pointer.

shared_ptr 的主要技巧是模板化构造函数。

- Aaron McDaid