C++番外篇——虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

首先我们先来看正常的菱形继承：

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;
}

打开内存窗口，观察d对象：

从内存窗口可以看到d对象存在两个_a，造成了数据的冗余。

接下来看一下菱形虚拟继承：

class A
{
public:
  int _a;
};
 
class B :virtual public A
{
public:
  int _b;
};
 
class C :virtual 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;
}

打开内存窗口，观察d对象：

从中可以看出_a非但没有出现两次，反而跑到了对象组成的最下面，A类中的_a同时属于B类和C类，可是我B类和C类需要用到_a时，如何去寻找公共的_a呢？

仔细查看，虚拟继承与非虚拟继承的内存窗口对比，前者的B类与C类不但没有存_a,反而存了一个类似地址的数据，它存个这玩意干嘛呢？

既然那么像地址，那我们再调出一个内存窗口，分别查看这两个类似地址的数据到底指向何方：

发现B里面存的地址指向的数据为14（即20），C里面存的地址指向的数据为0c（即12）。

这两个数据是干嘛的呢？它存这样一个数据有何用途？

盲猜一波：

既然B类的第一行存的地址指向了14，那我就让这个地址+14，C也是同样的道理，让C里面的地址+0c：

结果两个不同的等式相加得到了相同的答案——93F9A0！

回头看，93F9A0正是_a的地址啊！

所以我们不得不得出一个结论：

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。

图示：

很多人说C++语法复杂，其实多继承就是一个体现，多继承也可以认为是C++的缺陷之一。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂，知道了虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理似乎更加印证了这些说法。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。