基底クラスのポインタで派生クラスを所有するときの注意

某所で怖いコードを見たような気がして、気になったので調べた内容をメモしておく。

怖かったもの

構造だけ再現するとこんな感じ。

#include <iostream>

struct Base {
  ~Base() {
    std::cout << "Base::~Base()\n";
  }
};

struct Derived : Base {
  int* data;

  Derived() : data(new int[100]) {
    std::cout << "Derived::Derived()\n";
  }

  ~Derived() {
    std::cout << "Derived::~Derived()\n";
    delete[] data;
  }
};

int main() {
  Base* p = new Derived{};
  delete p;
}

まずこの仕様をちゃんと把握してなかったんだけど、派生クラスへのポインタは、アクセス可能な基底クラスへのポインタに暗黙変換できるらしい。

Because of the derived-to-base implicit conversion for pointers, pointer to a base class can be initialized with the address of a derived class

en.cppreference.com

怖かったのは delete p; の部分で、この場合に new Derived{} で作った Derived オブジェクトが正しく破棄されるのか、具体的には「基底クラスのデストラクタが仮想関数でないのに、 Derived::~Derived() もきちんと呼ばれて data が解放されるのか」がわからなかった。

結論

上述のコードを手元で実行してみる。

$ g++ test.cpp -std=c++11
$ ./a.out
Derived::Derived()
Base::~Base()

うん、ダメそう。

そもそもの話、派生クラスのオブジェクトを基底クラスのポインタ越しに delete する場合、基底クラスのデストラクタは virtual でないと未定義動作になる。

If ptr is a pointer to a base class subobject of the object that was allocated with new, the destructor of the base class must be virtual, otherwise the behavior is undefined.

en.cppreference.com

直す

基底クラスのデストラクタを virtual にすればよい。

#include <iostream>

struct Base {
  virtual ~Base() {
    std::cout << "Base::~Base()\n";
  }
};

struct Derived : Base {
  int* data;

  Derived() : data(new int[100]) {
    std::cout << "Derived::Derived()\n";
  }

  ~Derived() override {
    std::cout << "Derived::~Derived()\n";
    delete[] data;
  }
};

int main() {
  Base* p = new Derived{};
  delete p;
}

余談だけど、一通りの検証と執筆を終えたあとで、改めてもとのプログラム（だと思っていたもの）を確認しにいったら、ちゃんと virtual がついていて「俺は何を見たんだ…？」になっている。