第18章 virtual

本章是干什么的

本章讲 new、delete、::std::unique_ptr、 virtual 和 RTTI。它们是 C++ 里被滥用得最厉害的四个特性， 也是 C++ 教程最先教的四个特性。我们在本章讲它们，只有一个理由： 你必须读遗留代码。你将来被雇去改的 C++ 代码，几乎全是用它们堆出来的。

新代码里我们不用它们，本章会用实测数据说明为什么。简版结论：

这个立场来自 $HOME/libraries/Portable-Cpp-Guideline 里的规则： 避免 new、避免 ::std::unique_ptr、 多态优先用类型擦除而不是虚函数、优先用 C 风格的伪 v-table 单例而不是 C++ v-table。

为什么我们反对它们

每个特性一段话，这样本章后面就有东西可证明：

• new 不是分配的语言原语，而是被焊进你源码里的一个策略决定。 它把你绑死在一个由实现选择的堆上，并且用 1998 年的类型来报告失败 （第18.1章）。 分配失败不可恢复，就该直接终止；把它做成异常是这门语言历史上最大的错误之一 （第18.7章）。
• ::std::unique_ptr 不是智能指针，它只是带析构函数的指针。 它只解决泄漏，别的都不解决：不解决类型混淆，不解决 vptr 注入， 不解决所有权含糊，也不解决 ABI。
• virtual 是一张你看不见、控制不了、也裁不掉的派发表。 只要类被用到，编译器就会生成它的每一个虚函数，不管有没有人调用； Itanium ABI 还在上面加了 __cxa_pure_virtual 和 RTTI （第18.4章）。
• 类型擦除用值做同样的事。一个类型、多种表示、没有继承、没有 RTTI、 用户代码里没有分配，而通常出错的那几件事（重复释放、释放后使用、类型搞混、 覆盖 vptr）根本没有出错的空间 （第18.6章）。

本章目录

• 第18.1章 new、 delete 和 ::std::unique_ptr —— 它们做什么、代价是什么、 以及为什么 vector<unique_ptr<shape>> 就是问题的形状
• 第18.2章 virtual 究竟是什么 —— vptr、vtable、分派、sizeof， 以及为什么只有配合分配它才“划算”
• 第18.3章 每个虚函数都要标注 —— virtual、override 或 final，永远要写； 再外加 noexcept 或 throws 契约
• 第18.4章 死虚函数膨胀 —— 没人调用的函数也会被编译器生成出来的那 12 KB，以及 __cxa_pure_virtual
• 第18.5章 RTTI、typeid 与 dynamic_cast —— type-info 对象要多少钱， 以及为什么 RTTI 提供的唯一安全网是一个没人检查的 nullptr
• 第18.6章 改用类型擦除 —— 用同一个值类型装下多种表示、用指定初始化器写函数指针表， 以及消失掉的那四类 bug
• 第18.7章 类级 operator new 与 operator delete —— 真必须写的时候怎么写， 以及为什么你不该想写
• 第18.8章 Qt、MFC，以及为什么 GUI 是 C++ 走歪的地方 —— 最被滥用的领域里最被滥用的特性，以及 PWA 这条替代路线

怎么读这一章

18.1 到 18.5 当作识别训练来读：你在学的是在别人的代码里认出这些构造， 并知道每一个换来了什么、花掉了什么。18.6 是你真正要用的那一章。 18.7 只在你必须通过类型来分配内存的那天读。18.8 请在接下“Qt 开发”这份工作之前读。

这里所有规则都是关于你自己的代码的。你仍然得调用用了 virtual 的库；那没问题，fast_io 的设备层也这么做。 你不能做的是在它之上搭新的抽象。