【C++】:菱形继承和虚拟继承

简介: 【C++】:菱形继承和虚拟继承

1. 复杂的菱形继承及菱形虚拟继承

1.1 菱形继承

单继承:一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

/单继承
class Person
{
protected:
  string _name;
};
class Student : public Person
{
protected:
  int _age;
};
class PostGraduate : public Student
{
  int GPA;
};

多继承:一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

class Student
{
protected:
  int _num;
};
class Teacher
{
protected:
  int _id;
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
  string _majorCourse;
};

菱形继承:菱形继承是多继承的一种特殊情况

class Person
{
public:
  string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
  int _num; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
  int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
  string _majorCourse; // 主修课程
};

菱形继承的问题:从下面的对象成员模型构造,可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。在Assistant的对象中Person成员会有两份。

///菱形继承
class Person
{
public:
  string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
  int _num; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
  int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
  string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
  // 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
  Assistant a;
  a._name = "peter";
  // 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题,但是数据冗余问题无法解决
  a.Student::_name = "xxx";
  a.Teacher::_name = "yyy";
}

1.2 虚拟继承

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系,在Student和
Teacher的继承Person时使用虚拟继承,即可解决问题。需要注意的是,虚拟继承不要在其他地方去使用。

在继承关系的前面加上virtual进行修饰为虚拟继承

//虚拟继承
class Person
{
public:
  string _name; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected:
  int _num; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected:
  int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
  string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
  Assistant a;
  a._name = "peter";
}

虚拟继承要加在直接继承的子类上

1.3 虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

为了方便观察,可以先建立一个简易的菱形继承的模型,通过内存窗口进一步观察。

class A
{
public:
  int _a;
};
class B :  public A
{
public:
  int _b;
};
class C :  public A
{
public:
  int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
  int _d;
};
int main()
{
  D d;
  d.B::_a = 1;
  d.C::_a = 2;
  d._b = 3;
  d._c = 4;
  d._d = 5;
  return 0;
}

通过下面的图示就可以看到数据的冗余:

上述是没有进行虚拟继承的菱形继承,那么如果加上虚拟继承会是怎么样子呢?

可以看到加上虚拟继承之后,在内存窗口中就多了两个莫名其妙的地址,那么这两个地址是用来干嘛的呢?我们不妨来观察一下:

这里可以分析出D对象中将A放到的了对象组成的最下面,这个A同时属于B和C,那么B和C如何去找到公共的A呢?

这里是通过了B和C的两个指针,指向的一张表。这两个指针叫虚基表指针,这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。

朋友们、伙计们,美好的时光总是短暂的,我们本期的的分享就到此结束,欲知后事如何,请听下回分解~,最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔,感谢大家的支持!  

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