析构函数

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析构函数是对象生存期终结时调用的特殊成员函数。析构函数的目的是释放对象可能在它的生存期间获得的资源。

析构函数不能是协程。

(C++20 起)

语法

预期 (C++20 起)析构函数用以下形式的成员函数声明符声明：

带波浪符类名 ( 形参列表 (可选) ) 异常说明 (可选) 属性 (可选)
类名 - 可后随属性列表，并 (C++11 起)可以圆括号包围的标识表达式
形参列表 - 形参列表
异常说明 -

动态异常说明

(C++11 前)

动态异常说明或 noexcept 说明

(C++11 起)
(C++17 前)

noexcept 说明

(C++17 起)
属性 - (C++11 起) 属性列表

预期 (C++20 起)析构函数声明的声明说明符中只允许说明符 constexpr、 (C++11 起)friend、inline 及 virtual（尤其是不允许返回类型）。

带波浪符类名 的标识表达式必须具有以下形式之一：

  • 在属于类或类模板的成员说明的成员声明中：
  • 对于类，标识表达式是 ~ 后随立即外围类的注入类名。
  • 对于类模板，标识表达式是 ~ 后随命名了立即外围类模板的当前实例化的类名 (C++20 前)立即外围类模板的注入类名 (C++20 起)。
  • 否则，标识表达式是一个有限定的标识符，并且它尾部的未限定的标识符是 ~ 后随该有限定的标识符的尾部以外部分指名的类的注入类名。

解释

每当对象的生存期结束时都会隐式调用析构函数，时间点包含：

  • 退出线程，对于具有线程局部存储期的对象
(C++11 起)
  • 作用域结束，对于具有自动存储期的对象和生存期因绑定到引用而延长的临时量
  • delete 表达式，对于具有动态存储期的对象
  • 完整表达式的结尾，对于无名临时量
  • 栈回溯，对于具有自动存储期的对象，当未捕捉的异常脱离它所在的块时。

析构函数也可以显式调用。

潜在调用的析构函数

类 C 的析构函数在以下情况下会潜在调用：

如果潜在调用的析构函数在调用它的语境中被弃置或 (C++11 起)无法访问，那么程序非良构。

预期析构函数

一个类可以有一个或多个预期析构函数，其中之一会被选为类的析构函数。

为确定哪个预期析构函数是析构函数，重载决议会在类定义的末尾以空实参列表，在类中声明的潜在析构函数之间进行。如果重载决议失败，那么程序非良构。析构函数选择不会 ODR 使用选中的析构函数，而且选择的析构函数可以是弃置的。

所有预期析构函数都是特殊成员函数。如果不对类 T 提供用户声明的预期析构函数，那么编译器总是会声明一个（见后述），而该隐式声明的预期析构函数也是 T 的析构函数。

(C++20 起)

隐式声明的析构函数

如果不向类类型提供用户声明的析构函数，那么编译器总是会声明一个析构函数作为这个类的 inline public 成员。

与任何隐式声明的特殊成员函数相同，隐式声明的析构函数的异常说明是不抛出的，除非任何潜在构造的基类或成员的析构函数是潜在抛出的 (C++17 起)隐式定义会直接调用有不同异常说明的函数 (C++17 前)。实践上，隐式的析构函数是 noexcept 的，除非该类被析构函数被 noexcept(false) 的基类或成员所“毒害”。

隐式定义的析构函数

如果隐式声明的析构函数没有被弃置，那么当它被 ODR 使用时，它会被编译器隐式定义（即生成并编译函数体）。这个隐式定义的析构函数拥有空的函数体。

如果生成的析构函数满足 constexpr 析构函数 (C++23 前)constexpr 函数 (C++23 起)的要求，那么它是 constexpr 的。

(C++20 起)

弃置的析构函数

如果满足以下任意条件，那么类 T 中隐式声明的或显式预置的 (C++11 起)析构函数不被定义 (C++11 前)被定义为弃置的 (C++11 起)：

  • M 有一个被弃置或无法从 T 的析构函数访问的析构函数，或者
  • 在该子对象是变体成员时，M 有一个非平凡的析构函数。
  • 导致歧义，或者
  • 找到的函数被弃置或无法从 T 访问。

如果显式预置的 T 的预期析构函数不是 T 的析构函数，那么它被定义为弃置的。

(C++20 起)

平凡析构函数

如果满足下列全部条件，那么 T 的析构函数是平凡的：

  • 析构函数不是用户提供的（表示它是隐式声明，或在它的首个声明显式定义为预置的）
  • 析构函数非虚（即基类析构函数非虚）
  • 所有直接基类都拥有平凡析构函数
  • 所有类类型（或类的数组类型）的非静态数据成员都拥有平凡析构函数

平凡析构函数是不进行任何动作的析构函数。有平凡析构函数的对象不要求 delete 表达式，并可以通过简单地解分配它的存储进行释放。所有与 C 语言兼容的数据类型（POD 类型）都是可以平凡析构的。

析构序列

对于用户定义或隐式定义的析构函数，在析构函数体执行后，编译器会以声明的逆序调用该类的所有非静态非变体数据成员的析构函数，然后以构造的逆序调用所有直接非虚基类的析构函数（继而调用它的成员与它的基类的析构函数，以此类推），最后，如果此对象类型是最终派生类，那么调用所有虚基类的析构函数。

即便在直接调用析构函数时（例如 obj.~Foo();），~Foo() 中的 return 语句也不会立即将控制返回到调用方：它首先调用它的所有成员及基类的析构函数。

虚析构函数

通过指向基类的指针删除对象会引发未定义行为，除非基类的析构函数是虚函数： 

class Base
{
public:
    virtual ~Base() {}
};
 
class Derived : public Base {};
 
Base* b = new Derived;
delete b; // 安全

一条常用方针是，基类的析构函数必须是公开且虚或受保护且非虚之一

纯虚析构函数

预期 (C++20 起)析构函数可以声明为纯虚的，例如对于需要声明为抽象类，但没有其他可声明为纯虚的适合函数的基类。纯虚析构函数必须有定义，因为在销毁派生类时，所有基类析构函数都会被调用： 

class AbstractBase
{
public:
    virtual ~AbstractBase() = 0;
};
AbstractBase::~AbstractBase() {}
 
class Derived : public AbstractBase {};
 
// AbstractBase obj; // 编译错误
Derived obj;         // OK

异常

与其他函数一样，析构函数可以通过抛出异常终止（这通常要求将它明确声明为 noexcept(false)） (C++11 起)，然而如果恰好在栈回溯期间调用析构函数，那么会改为调用 std::terminate。

虽然有时候可以用 std::uncaught_exception 来检测进展中的栈回溯，但允许任何析构函数通过抛异常终止通常被认为是坏的实践。尽管如此，一些库（如 SOCI 与 Galera 3 等）仍然使用了这项功能，它们利用了无名临时量的析构函数的能力，以在构造该临时量的完整表达式结束处抛异常。

库基础 TS v3 中的 std::experimental::scope_success 可以拥有潜在抛出的析构函数，它在正常退出作用域且退出函数抛异常时抛出异常。

注解

对普通对象（如局部变量）直接调用析构函数会导致在作用域结束处再次调用析构函数时引发未定义行为。

在泛型语境中，析构函数调用语法可以用于非类类型的对象；这被称为伪析构函数调用：见成员访问运算符。

示例

运行此代码
#include <iostream>
 
struct A
{
    int i;
 
    A(int num) : i(num)
    {
        std::cout << "构造 a" << i << '\n';
    }
 
    ~A()
    {
        std::cout << "析构 a" << i << '\n';
    }
};
 
A a0(0);
 
int main()
{
    A a1(1);
    A* p;
 
    { // 嵌套的作用域
        A a2(2);
        p = new A(3);
    } // a2 离开作用域
 
    delete p; // 调用 a3 的析构函数
}

输出： 

构造 a0
构造 a1
构造 a2
构造 a3
析构 a2
析构 a3
析构 a1
析构 a0

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 192 C++98 未指明析构函数内的自动存储期对象会在
类的基类和成员子对象之前还是之后被摧毁 		它们会在那些子对象之前被摧毁
CWG 344 C++98 析构函数的声明符语法有缺陷（存在与
CWG 问题 194和CWG 问题 263相同的问题） 		改为使用特殊的函数声明符语法
CWG 1241 C++98 析构序列也会析构静态成员 只析构非静态成员
CWG 1353 C++98 不定义隐式声明的析构函数的条件没有考虑多维数组类型 考虑这些类型
CWG 1435 C++98 析构函数的声明符语法中“类名”的含义不明确 改为使用特殊的函数声明符语法
CWG 2180 C++98 一个类的析构函数会调用它所有的直接虚基类的析构函数 不会调用那些析构函数
CWG 2807 C++20 声明说明符中可以包含 consteval 已禁止

参阅

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