在 C++ 中，构造函数和析构函数中调用虚函数的行为是不推荐的，因为此时虚函数的 动态绑定 特性无法正常发挥作用。这是由对象的构造和析构过程中的特殊语义决定的。
原因分析
1. 构造函数中的虚函数调用
- 在构造一个派生类对象时，构造函数是按照从基类到派生类的顺序依次调用的。
- 当基类的构造函数运行时，派生类部分尚未构造完成，因此调用虚函数会调用 当前类中（基类中） 的版本，而不是派生类的版本。
示例代码
#include <iostream>
class Base {
public:Base() {std::cout << "Base Constructor\n";show(); // 虚函数调用}virtual ~Base() {std::cout << "Base Destructor\n";}virtual void show() const {std::cout << "Base::show()\n";}
};class Derived : public Base {
public:Derived() {std::cout << "Derived Constructor\n";}~Derived() {std::cout << "Derived Destructor\n";}void show() const override {std::cout << "Derived::show()\n";}
};int main() {Derived d;return 0;
}
输出结果
Base Constructor
Base::show()
Derived Constructor
Derived Destructor
Base Destructor
解释
- 在
Base的构造函数中，调用虚函数show()。 - 因为此时
Derived部分尚未构造完成，虚表指针 (vptr) 指向的是Base的虚表，所以调用的是Base::show()。 - 这可能与用户的预期不符，导致错误行为。
2. 析构函数中的虚函数调用
- 在析构一个派生类对象时，析构函数是按照从派生类到基类的顺序依次调用的。
- 当基类的析构函数运行时，派生类部分已经销毁，因此调用虚函数时只会调用 当前类中（基类中） 的版本，而不是派生类的版本。
示例代码
#include <iostream>
class Base {
public:virtual ~Base() {std::cout << "Base Destructor\n";show(); // 虚函数调用}virtual void show() const {std::cout << "Base::show()\n";}
};class Derived : public Base {
public:~Derived() {std::cout << "Derived Destructor\n";}void show() const override {std::cout << "Derived::show()\n";}
};int main() {Base* b = new Derived();delete b;return 0;
}
输出结果
Derived Destructor
Base Destructor
Base::show()
解释
- 当
Base的析构函数运行时，Derived的部分已经销毁。 - 虚表指针 (
vptr) 被重置为指向Base的虚表，因此调用show()会调用Base::show()，而不是Derived::show()。
设计决策
- 安全性：调用虚函数可能依赖派生类中的资源，而这些资源在构造或析构阶段可能未初始化或已销毁。
- 一致性：保证在构造和析构函数中调用的成员函数是当前类的版本，避免不确定行为。
解决方法
-
避免在构造函数或析构函数中直接调用虚函数。
- 如果需要调用函数，可以调用基类中的非虚函数，或设计一种显式的初始化函数。
-
使用委托设计
- 将需要动态绑定的行为推迟到对象完全构造完成之后再执行。
示例代码
#include <iostream>
#include <memory>class Base {
public:virtual ~Base() {}virtual void show() const = 0;void init() {show(); // 在对象构造完成后调用}
};class Derived : public Base {
public:void show() const override {std::cout << "Derived::show()\n";}
};int main() {std::unique_ptr<Base> obj = std::make_unique<Derived>();obj->init(); // 确保对象完全构造后调用虚函数return 0;
}
输出
Derived::show()
总结
- 在构造函数和析构函数中调用虚函数会导致动态绑定失效。
- 这是由于对象的构造和析构过程中，虚表指针 (
vptr) 尚未设置或已重置。 - 为避免问题，推荐推迟虚函数的调用，或使用非虚函数替代设计。