なぜC++には仮想コンストラクターが存在しないのか？

仮想機構が機能するための前提条件

C++における仮想（virtual）機構は、「基底クラスのポインタが派生クラスのオブジェクトを指している」という状況でのみ動作します。この仕組みを理解することが、仮想コンストラクターに関する議論を理解する第一歩となります。

コンストラクターをvirtualにできない理由

C++では、コンストラクターを仮想関数にすることはできません。その理由は、クラスのコンストラクターが実行される時点では、メモリ上に仮想関数テーブル（vtable）がまだ作成されておらず、仮想関数へのポインタ（vptr）も定義されていないためです。

仮想関数の仕組みはvtableとvptrに依存していますが、これらはオブジェクトの生成過程で設定されます。ところがコンストラクターは、まさにその「オブジェクト生成の最中」に呼び出されるため、仮想機構を利用できる状態にありません。したがって、コンストラクターは常に非仮想（non-virtual）である必要があります。

仮想デストラクターは可能

一方で、デストラクターをvirtualにすることは可能であり、実際に推奨される場面も多くあります。特に、基底クラスのポインタ経由で派生クラスのオブジェクトをdeleteする場合、デストラクターがvirtualでないと未定義動作となり、派生クラスのデストラクターが呼び出されない恐れがあります。以下に具体例を示します。

サンプルコード

#include<iostream>
using namespace std;
class b {
   public:
   b()
   { cout<<"Constructing base \n"; }
   virtual ~b()
   { cout<<"Destructing base \n"; }
};
class d: public b {
   public:
      d()
      { cout<<"Constructing derived \n"; }
      ~d()
      { cout<<"Destructing derived \n"; }
};
int main(void) {
   d *derived = new d();
   b *bptr = derived;
   delete bptr;
   return 0;
}

実行結果

Constructing base
Constructing derived
Destructing derived
Destructing base

実行結果の解説

このプログラムでは、まず基底クラスbのコンストラクターが呼ばれ、続いて派生クラスdのコンストラクターが呼ばれます。そしてdelete bptr;によってオブジェクトを破棄する際、デストラクターがvirtualとして宣言されているため、基底クラスのポインタ経由でも派生クラスのデストラクターが正しく呼び出され、その後基底クラスのデストラクターが実行されます。

もしデストラクターがvirtualでなければ、「Destructing derived」の出力が行われず、派生クラスが保持するリソースが解放されないままになるなど、メモリリークをはじめとする深刻な問題を引き起こす可能性があります。ポリモーフィズムを活用したクラス階層を設計する際は、必ず仮想デストラクターを宣言するようにしましょう。