面向对象编程(C++篇3)——析构

1. 概述

类的析构函数执行与构造函数相反的操作，当对象结束其生命周期，程序就会自动执行析构函数：

class ImageEx
{
public:
    ImageEx()
    {
        cout << "Execute the constructor!" << endl;
    }

    ~ImageEx()
    {
        cout << "Execute the destructor!" << endl;
    }
};

int main()
{
    ImageEx imageEx;
    return 0;
}

那么同样的问题来了，为什么要有析构函数呢？

2. 详论

2.1. 对象生命周期

在经典C++中，需要通过new/delete来手动管理动态内存。如果我们在类中申请一个动态数组，并且通过自定义的函数Release()来释放它：

class ImageEx
{
public:
    ImageEx()
    {
        cout << "Execute the constructor!" << endl;
        data = new unsigned char[10];
    }

    ~ImageEx()
    {
        cout << "Execute the destructor!" << endl;
    }

    void Release()
    {
        delete[] data;
        data = nullptr;
    }

private:
    unsigned char * data;
};

int main()
{
    {
        ImageEx imageEx;
        imageEx.Release();
    }

    return 0;
}

那么，当类对象离开作用域，结束生命周期之前，就必须显示调用一次成员函数Release()，否则就会造成内存泄漏：对象在调用析构函数之后，只会销毁数据成员data本身，而不是其指向的内存。

那么，一个合理的实现是，将成员函数Release()放入到析构函数：

class ImageEx
{
public:
    ImageEx()
    {
        cout << "Execute the constructor!" << endl;
        data = new unsigned char[10];
    }

    ~ImageEx()
    {
        Release();
        cout << "Execute the destructor!" << endl;
    }

private:
    unsigned char * data;

    void Release()
    {
        delete[] data;
        data = nullptr;
    }
};

int main()
{
    {
        ImageEx imageEx;       
    }

    return 0;
}

这样，当类对象离开作用域，结束生命周期之前，就自动通过析构函数，实现了动态数组的释放。好处是显而易见的：实现了类似于内置数据类型对象的生命周期管理，我们可以像使用内置数据类型对象一样使用类对象。这也体现了前文《面向对象编程(C++篇1)——引言》中提到的设计原则：类是抽象的自定义数据类型。

2.2. 不一定需要显式析构

在一些现代高级编程语言(C#、Java、Javascript)中，已经不用去手动管理动态内存，取而代之的，是其与操作系统的中间件（.net，jvm，浏览器）的GC（垃圾回收）机制。而在现代C++中，提倡通过智能指针（std::shared_ptr、std::unique_ptr、std::weak_ptr）来管理动态内存；对于动态数组，则使用标准容器std::vector则更好。在两者的内部都实现了前文提到的对象生命周期管理，在离开作用域后，通过析构函数自动释放管理的内存，无需再手动进行回收。

那么，一个显而易见的推论就出来了，如果我们在类中使用智能指针或者vector容器来替代new/delete管理动态内存，是不是就可以不用析构函数了?严格来说，是不用显式使用析构函数：

class ImageEx
{
public:
    ImageEx():
        data(10)
    {
        cout << "Execute the constructor!" << endl;        
    }

private:
    std::vector data;
};

int main()
{
    ImageEx imageEx;      

    return 0;
}

实际上，并不是这个类不存在析构函数，而是编译器会为它生成一个合成的析构函数，在这个析构函数体中，什么也不用做。因为类中的动态内存，已经交由std::vector容器来管理。当类对象离开作用域调用析构函数之后，会销毁这个std::vector容器数据成员，进而触发其析构函数，释放其管理的内存。

2.3. 析构的必要性

根据上一节内容，不一定需要显式析构。因为现代C++的一些机制能够帮你自动管理动态内存。但是析构函数还是必要的，这是由于C++语言本身的性质决定的。作为C语言大部分内容的超集，需要兼容C语言手动管理内存的特性。更重要的是，现代操作系统几乎全部由C语言编写，与底层的交互不可避免的需要手动使用动态内存管理。

3. 总结

所以我们就能理解了，C++这门语言的设计哲学就是就是这样：既想要C语言的高性能，也想要高级语言高度抽象的特性。如果我们必须兼容C语言底层设计，那我们最好使用析构函数释放动态内存；否则多数情况下，我们应该使用智能指针或者stl容器来管理动态内存，从而避免显示使用析构函数。

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