反常识：为什么虚函数在构造和析构时并不“虚”？

本文也是读者朋友面试大疆时的面试真题，据读者反馈，面试官问：构造函数和析构函数可以调用虚函数吗？事后读者朋友向我求助时，我的回答是，当然可以。这样回答绝对正确，但是这不是面试官想考察的点，如上回答可能连一面都过不了。

三个函数

本题从字面中可以看到涉及到三个函数，分别是：

• 构造函数：构造函数是用来初始化对象的，它会在对象创建时被调用。
• 析构函数：析构函数是用于清理对象的，它会在对象销毁时被调用。
• 虚函数：虚函数是由virtual关键字修饰的在基类中定义（通常情况下需要）在派生类中重写的函数。

所以虚函数通常涉及到基类派生类，涉及到重写；同时结合构造函数和析构函数，所以本题中的虚函数调用可细分为如下的8种情况（见下图）。

浅层次的从函数调用的角度看，如上8种情况下都是可以调用虚函数的，但是如果只是这样回答，会让面试官认为知识浅薄，恐怕连一面都过不了。 要回答这个问题，需要知道面试官想要考察什么，此处提到虚函数，必定涉及到多态，那么

• 子类必须要重写虚函数，所以子类未重写虚函数的4种情况可以直接忽略；
• 函数调用是否符合预期，可以细分为4种情况
  • 父类构造函数中调用虚函数，执行的是父类中的函数还是子类中重写的虚函数呢？
  • 父类析构函数中调用虚函数，执行的是父类中的函数还是子类中重写的虚函数呢？
  • 子类构造函数中调用虚函数，执行的是父类中的函数还是子类中重写的虚函数呢？
  • 子类析构函数中调用虚函数，执行的是父类中的函数还是子类中重写的虚函数呢？

只是，子类构造函数、子类析构函数中调用的虚函数如同子类自身的其他普通函数一样，调用的必定是子类中重写的函数。实际到考察的是父类构造函数、父类析构函数中调用的虚函数两种情况下，函数的执行是否符合预期。要回答这两个问题，需要从继承时父类和派生类的构造函数、析构函数的执行顺序，多态的实现原理两个角度回答。

基本原理

函数执行顺序

定义子类对象时，会先执行父类的构造函数，再执行子类的构造函数。销毁子类对象时，先执行子类的析构函数，再执行父类的析构函数。也就是说：，父类构造函数执行时，子类对象还未初始化；而调用到父类的析构函数时，对象的子类部分已经被销毁。

多态

对象通过虚表指针（vptr）指向虚函数表（vtable），虚函数表中的函数指针指向虚函数的实现。所以多态的基础是对象持有的虚表指针，而虚表指针是在对象创建时确定的，即构造函数执行时确定的。

综上，当执行父类的构造函数时，对象的虚表指针指向的是父类的虚函数表(此时子类的对象还未初始化)，所以父类调用虚函数执行的是父类内的函数；同理；当执行父类的析构函数时，对象的虚表指针指向的是父类的虚函数表(此时子类的对象已经被销毁)，所以父类调用虚函数执行的是父类内的函数。所以调用虚函数时执行的都是父类内的函数，而不是子类中重写的函数。所以并不符合多态的预期，那也就没有必要使用虚函数了，也就是说虚函数在构造函数和析构函数中是“失效”的，不建议在构造函数和析构函数中调用虚函数。

代码实验

如上是枯燥的逻辑分析，仅以如下两个代码示例，验证上述分析。

构造函数中的虚函数调用

class Base {
public:
    Base() { 
        log(); // 试图调用虚函数
    }
    virtual void log() { 
        cout << "Base::log()" << endl; 
    }
};

class Derived :public Base {
public:
    Derived() {}
    void log() override { 
        cout << "Derived::log()" << endl; 
    }
};

int main() {
    Derived d; // 输出什么？
}

输出结果：

Base::log()

析构函数中的虚函数调用

class Base {
public:
    virtual ~Base() { 
        cleanup(); // 析构函数中调用虚函数
    }
    virtual void cleanup() { 
        cout << "Base::cleanup()" << endl; 
    }
};

class Derived :public Base {
public:
    ~Derived() {}
    void cleanup() override { 
        cout << "Derived::cleanup()" << endl; 
    }
};

int main() {
    Base* p = new Derived();
    delete p; // 输出什么？
}

输出结果：

Base::cleanup()

建总结议

如上从原理、实验都验证了，构造函数、析构函数中虽然可以调用虚函数，但是虚函数“失效”了，所以并不符合多态的预期，没有必要使用虚函数，所以不建议在构造函数和析构函数中调用虚函数。