虚函数的意外行为？

Question

当我在Visual Studio 2010中运行以下C++代码时，如果任何派生类函数被声明为虚函数，程序将在变量删除处卡住。有人能解释一下吗？

void testInheritance()
{
    class a
    {
        public :
            char x;
            void fn1()
            {
                std::cout<<"\n In Class A Function 1 : "<<x;
            }
            virtual void fn2()
            {
                std::cout<<"\n In Class A Function 2 : "<<x;
            }
            a()
            {
                x='A';
                std::cout<<"\n In A() : "<<x;
            }
            ~a()
            {
                std::cout<<"\n In ~A : "<<x;
            }
    };

    class b: public a
    {
        public :
            char y;
            virtual void fn1()
            {
                std::cout<<"\n In Class B Function 1 : "<<y;
            }
             void fn3()
            {
                std::cout<<"\n In Class B Function 3 : "<<y;
            }
            b()
            {
                y='B';
                std::cout<<"\n In B() : "<<y;
            }
            ~b()
            {
                std::cout<<"\n In ~B : "<<y;
            }
    };

    a* var = new b();
    delete var;
}

更多信息：

我知道要调用b::fn1和类b的析构函数，需要在基类即a类中声明它们为虚函数。但是如果我不这样做，也不声明b类（也不是a类）中的任何函数为虚函数，则应该调用a的fn1和析构函数，并且这确实发生了。但是当我将b类（但不是a类）的任何成员声明为虚函数，无论是新成员还是重载成员，使用VS2010编译时会挂起，使用linux上的gcc4.4.4编译时则会出现错误。它应该调用其中一个析构函数并正常工作，但我无法理解程序崩溃的原因。

进一步地，在使用Visual Studio 2010中的Intellitrace时，我试图在挂起代码的位置中断，会收到以下消息：

该进程似乎已死锁（或未运行任何用户模式代码）。 所有线程都已停止。

- Archit Jain

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请注意，因为您在a的fn1声明之前没有放置virtual关键字，所以a* bb = new b; bb->fn1();将调用a::fn1。 - Matthieu M.

Answer 1

您期望出现“意外行为”，因为您在程序中创建了一个“未定义的行为”。使用指向具有“非虚析构函数”的“基类”的指针删除“派生类”对象会导致“未定义的行为”。未定义的行为意味着任何事情都可能发生。C++标准第1.3.24节规定：“允许的未定义行为范围从完全忽略具有不可预测结果的情况，到在环境特征下进行翻译或程序执行的记录方式（带或不带发出诊断消息），到终止翻译或执行（带发出诊断消息）。”如何解决这个问题？在基类中将析构函数设置为虚函数即可。

- Alok Save

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感谢Matthieu M.提供的信息，但如果我在类b中没有声明任何函数为虚函数，则会调用a的析构函数，并且可以正常工作而不会出现任何卡顿/崩溃。我可能希望将此函数虚拟化以便进一步派生类，但不是从a到b。在这种情况下，它不应该崩溃/阻塞。 - Archit Jain

Answer 2

您的析构函数不是虚函数，因此您不能使用基类指针删除变量。很可能您只是在存在其他虚函数时获得了两组行为。

- Mark B

Answer 3

您需要声明析构函数虚拟

- Andrey Sidorov

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如果在类b中我没有声明任何其他函数为虚函数，那它是如何工作的？ - Archit Jain

无论你的类中有多少虚函数，析构函数都使用与其他成员函数相同的函数调用机制。 - Andrey Sidorov

Answer 4

如果“卡住”意味着b::~b()没有被调用，那么答案是，a::~a()需要是virtual。

您正在使用一个基类（a）指针来持有class b的对象。当您执行delete var;时，它只调用了a::~a()，而这个函数不是virtual的；通过将其设置为virtual，可以按正确顺序调用a和b的析构函数。

[注意：另一种情况是，如果您在某个地方设置了断点并且没有逐步执行，它也会被卡住。 :) ]

- iammilind

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删除指向派生类对象的多态基类指针是未定义行为，因此技术上可以发生任何事情，尽管不太可能（程序也可能被卡住）。 - Alok Save

不，这里的“stuck”指的是阻塞。我已经在问题中添加了更多信息。 - Archit Jain

Answer 5

我实在是厌倦了在C++测试中看到这种问题，问在这种情况下的行为会是什么。他们希望你回答它将调用A的析构函数但不会调用B的。

这并不是保证的行为，你不能依赖它。未定义的行为意味着你无法确定会发生什么，这在这里也是如此。

这也是“不要这样做”的一个例子。在我的上一份工作中，我完全从系统中删除了一个测试，因为它与主题无关且不相关。

另一种选择是将a的析构函数设置为虚函数或将其设置为protected。这也可以保护你，因为main()将无法编译，因为你无法从那里调用delete var。你甚至不能通过像main一样做同样的事情来调用b的未定义行为，因为你可能会感到惊讶，但是对于a*的delete在那里也是不可访问的。

boost::shared_ptr<a>( new b );

安全地创建一个b的删除器而不是 a 的删除器。

虽然 a 中有另一个虚函数，但您几乎肯定应该选择使其析构函数为虚函数的选项。

- CashCow