1. 多继承概念
我们可以从一个类继承，我们也可以能同时从多个类继承，这就是多继承。但是由于多继承是非常受争议的，从多个类继承可能会导致函数、变量等同名导致较多的歧义。
class Base1{ public: void func1(){ cout << "Base1::func1" << endl; } }; class Base2{ public: void func1(){ cout << "Base2::func1" << endl; } void func2(){ cout << "Base2::func2" << endl; } }; //派生类继承Base1、Base2 class Derived : public Base1, public Base2{}; int main(){ Derived derived; //func1是从Base1继承来的还是从Base2继承来的？ //derived.func1(); derived.func2(); //解决歧义:显示指定调用那个基类的func1 derived.Base1::func1(); derived.Base2::func1(); return EXIT_SUCCESS; }
多继承会带来一些二义性的问题， 如果两个基类中有同名的函数或者变量，那么通过派生类对象去访问这个函数或变量时就不能明确到底调用从基类1继承的版本还是从基类2继承的版本？
解决方法就是显示指定调用那个基类的版本。
2. 菱形继承和虚继承
两个派生类继承同一个基类而又有某个类同时继承者两个派生类，这种继承被称为菱形继承，或者钻石型继承。
这种继承所带来的问题：
- 羊继承了动物的数据和函数，鸵同样继承了动物的数据和函数，当草泥马调用函数或者数据时，就会产生二义性。
- 草泥马继承自动物的函数和数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。
class BigBase{ public: BigBase(){ mParam = 0; } void func(){ cout << "BigBase::func" << endl; } public: int mParam; }; class Base1 : public BigBase{}; class Base2 : public BigBase{}; class Derived : public Base1, public Base2{}; int main(){ Derived derived; //1. 对“func”的访问不明确 //derived.func(); //cout << derived.mParam << endl; cout << "derived.Base1::mParam:" << derived.Base1::mParam << endl; cout << "derived.Base2::mParam:" << derived.Base2::mParam << endl; //2. 重复继承 cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl; //8 return EXIT_SUCCESS; }
上述问题如何解决？对于调用二义性，那么可通过指定调用那个基类的方式来解决，那么重复继承怎么解决？
对于这种菱形继承所带来的两个问题，c++为我们提供了一种方式，采用虚基类。那么我们采用虚基类方式将代码修改如下：
class BigBase{ public: BigBase(){ mParam = 0; } void func(){ cout << "BigBase::func" << endl; } public: int mParam; }; class Base1 : virtual public BigBase{}; class Base2 : virtual public BigBase{}; class Derived : public Base1, public Base2{}; int main(){ Derived derived; //二义性问题解决 derived.func(); cout << derived.mParam << endl; //输出结果:12 cout << "Derived size:" << sizeof(Derived) << endl; return EXIT_SUCCESS; }
以上程序Base1 ，Base2采用虚继承方式继承BigBase,那么BigBase被称为虚基类。
通过虚继承解决了菱形继承所带来的二义性问题。
但是虚基类是如何解决二义性的呢？并且derived大小为12字节，这是怎么回事？
3. 虚继承实现原理
class BigBase{ public: BigBase(){ mParam = 0; } void func(){ cout << "BigBase::func" << endl; } public: int mParam; }; #if 0 //虚继承 class Base1 : virtual public BigBase{}; class Base2 : virtual public BigBase{}; #else //普通继承 class Base1 : public BigBase{}; class Base2 : public BigBase{}; #endif class Derived : public Base1, public Base2{};
| 普通继承 | 虚继承 | |
| BigBase |  |
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| Base1 |  |
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| Base2 |  |
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| Derived |  |
 |
通过内存图，我们发现普通继承和虚继承的对象内存图是不一样的。我们也可以猜测到编译器肯定对我们编写的程序做了一些手脚。
- BigBase 菱形最顶层的类，内存布局图没有发生改变。
- Base1和Base2通过虚继承的方式派生自BigBase,这两个对象的布局图中可以看出编译器为我们的对象中增加了一个vbptr (virtual base pointer),vbptr指向了一张表，这张表保存了当前的虚指针相对于虚基类的首地址的偏移量。
- Derived派生于Base1和Base2,继承了两个基类的vbptr指针，并调整了vbptr与虚基类的首地址的偏移量。
由此可知编译器帮我们做了一些幕后工作，使得这种菱形问题在继承时候能只继承一份数据，并且也解决了二义性的问题。现在模型就变成了Base1和 Base2 Derived三个类对象共享了一份BigBase数据。
当使用虚继承时，虚基类是被共享的，也就是在继承体系中无论被继承多少次，对象内存模型中均只会出现一个虚基类的子对象（这和多继承是完全不同的）。即使共享虚基类，但是必须要有一个类来完成基类的初始化（因为所有的对象都必须被初始化，哪怕是默认的），同时还不能够重复进行初始化，那到底谁应该负责完成初始化呢？C++标准中选择在每一次继承子类中都必须书写初始化语句（因为每一次继承子类可能都会用来定义对象），但是虚基类的初始化是由最后的子类完成，其他的初始化语句都不会调用。
class BigBase{ public: BigBase(int x){mParam = x;} void func(){cout << "BigBase::func" << endl;} public: int mParam; }; class Base1 : virtual public BigBase{ public: Base1() :BigBase(10){} //不调用BigBase构造 }; class Base2 : virtual public BigBase{ public: Base2() :BigBase(10){} //不调用BigBase构造 }; class Derived : public Base1, public Base2{ public: Derived() :BigBase(10){} //调用BigBase构造 }; //每一次继承子类中都必须书写初始化语句 int main(){ Derived derived; return EXIT_SUCCESS; }
注意：
虚继承只能解决具备公共祖先的多继承所带来的二义性问题，不能解决没有公共祖先的多继承的.
工程开发中真正意义上的多继承是几乎不被使用，因为多重继承带来的代码复杂性远多于其带来的便利，多重继承对代码维护性上的影响是灾难性的，在设计方法上，任何多继承都可以用单继承代替。
