Item 7：为多态基类声明 virtual destructor

从“删除成功为何仍可能未定义”开始

设工厂隐藏实现类型：

class TimeKeeper {
public:
    virtual std::chrono::system_clock::time_point now() const = 0;
};
 
class AtomicClock : public TimeKeeper {
public:
    ~AtomicClock();
    std::chrono::system_clock::time_point now() const override;
private:
    std::unique_ptr<NativeClock> clock_;
};
 
std::unique_ptr<TimeKeeper> make_clock();

如果 TimeKeeper destructor 非 virtual，unique_ptr<TimeKeeper> 的默认 deleter 最终执行 delete TimeKeeper*，而实际对象是 AtomicClock。

需要

virtual destructor。

否则行为未定义，不只是“可能少打一条日志”。

delete-expression 同时依赖静态与动态类型

非 virtual destructor 只让 delete-expression 看见静态 Base 析构；动态 Derived 的资源与成员无法获得可靠完整销毁。

class TimeKeeper {
public:
    virtual ~TimeKeeper() = default;
    virtual TimePoint now() const = 0;
};

完整链路先执行 AtomicClock::~AtomicClock，释放 clock_，再执行 TimeKeeper::~TimeKeeper，最后释放存储。

何时必须声明 virtual destructor

满足时基类 destructor 应 public virtual。一个实用判断：类含任何 virtual function，且对象可能经 base pointer 销毁，就必须审查 destructor。 Declare destructors virtual in polymorphic base classes（为多态基类声明 virtual destructor）描述的正是这一所有权条件；若基类明确禁止外部 base-pointer deletion，则应以 protected non-virtual destructor 表达另一种契约。

class Plugin {
public:
    virtual ~Plugin() = default;
    virtual void start() = 0;
    virtual void stop() noexcept = 0;
};
 
std::unique_ptr<Plugin> load_plugin(const Config&);

Factory 返回 unique_ptr<Base> 本身就是强烈证据：default_delete 需要正确 base deletion。

shared_ptr 从 shared_ptr<Derived> 构造时可能在 control block 保存 Derived deleter，但不能把这种细节当基类设计借口；其他 Base* 删除仍危险。

public virtual 与 protected non-virtual

如果基类用于多态调用但不允许通过 Base* 删除，可让 destructor protected non-virtual：

class StackOnlyInterface {
public:
    virtual void run() = 0;
protected:
    ~StackOnlyInterface() = default;
};

这把不合法 delete 拒绝在编译期。代价是不能直接使用 unique_ptr<Base> default deleter，所有权必须由具体类型或 custom deleter 管理。

可用于 C ABI 或模块边界，但接口复杂度更高。

pure virtual destructor 仍需定义

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

即使 pure virtual，派生对象析构仍必须执行基类 destructor，因此需要定义；缺失会在链接阶段失败。若类已有其他 pure virtual，析构无需再设 pure 才能抽象。

不要继承没有多态契约的标准值类型

std::string、std::vector 等没有 virtual destructor，因为它们不是设计给 public polymorphic inheritance 的基类。

class TaggedString : public std::string { /* 危险 public 继承 */ };
 
std::string* text = new TaggedString;
delete text; // undefined behavior

应组合 string 成员，或定义自己的多态接口。

不是所有 destructor 都应 virtual

值类型或 final class 没有 base-pointer deletion 场景，virtual destructor 只会改变类型性质。

class Point final {
public:
    Point(double x, double y) : x_{x}, y_{y} {}
private:
    double x_{};
    double y_{};
};

首个 virtual 常增加对象大小、对齐和 ABI 约束；已有其他 virtual 的多态类通常已付出 vptr 成本，析构不 virtual 却保留致命漏洞。

ABI 与插件边界

给已发布 class 新增首个 virtual 会改变布局和 ABI。若跨 DLL/共享库分配与释放，常用配对 factory/destroy function：

extern "C" Plugin* create_plugin(const HostApi* host);
extern "C" void destroy_plugin(Plugin* plugin) noexcept;

调用方用 custom deleter 包装：

using PluginPtr = std::unique_ptr<Plugin, void (*)(Plugin*)>;
PluginPtr plugin{create_plugin(&host), &destroy_plugin};

这不是 virtual destructor 的通用替代，而是明确跨模块所有权与 allocator。模块内部仍可使用 virtual destructor 保证层次正确。

析构访问与所有权必须一致

public virtual 表示“任何 owner 可经 Base 销毁”；protected non-virtual 表示“外部不能经 Base 销毁”；private destructor 常配 factory/release 或 intrusive lifetime。

不能一边返回 owning Base*，一边让 destructor protected；类型和工厂签名必须一致。

测试动态析构链

struct Probe {
    std::vector<std::string>& log;
    std::string name;
    ~Probe() { log.push_back(name); }
};

在 Derived/Base 各放 Probe，经 unique_ptr<Base> 销毁，断言派生成员、Derived body、基类成员与 Base body 的预期顺序。AddressSanitizer/LeakSanitizer 捕获泄漏和错误 deallocation。

先预测：给一个已有 virtual method 但 non-virtual destructor 的接口，通过 factory 创建派生再释放，会执行哪些析构？改为 virtual 后重新写出链路并验证。

• std::has_virtual_destructor_v<Base> 与设计预期一致。
• unique_ptr<Base> 销毁派生时派生资源计数回零。
• protected non-virtual base 的 delete Base* 是 compile-fail test。
• pure virtual destructor 有定义且派生销毁可链接。
• final/value 类型大小和 trivial 性没有被无意 virtual 改变。
• 插件 create/destroy 在同一模块 allocator 下配对。

小结

• 经 Base* 删除实际 Derived 时，polymorphic base 必须有 virtual destructor
• virtual 分派进入最派生析构，再按成员与基类逆序完成完整销毁
• public virtual 支持 base deletion；protected non-virtual 在编译期禁止外部 base delete
• pure virtual destructor 可使类抽象，但仍必须提供定义
• 没有多态用途的 value/final 类型不应无故添加 virtual
• ABI 边界可用配对 destroy function/custom deleter，但仍要明确唯一销毁协议