詳解C++中菱形繼承的原理與解決方法

更新時間：2023年02月01日 11:44:26 作者：謎一樣的男人1

C++中的菱形繼承是多繼承的一種特殊情況，本文將通過海里帶大家了解一下菱形繼承形成的原因以及想應的解決方法，感興趣的可以了解一下

菱形繼承形成原因

多繼承，呈菱形狀

菱形繼承代碼:

class A 
{
public:
    A() {}
    int _a ;
};
class B :public A 
{
public:
    //會存在父的int a;
    B() {}
    int _b ;
};
class C :public A 
{
public:
   //會存在父的int a;
    C() {}
    int _c ;
};
class D :public B,public C 
   
{
public:
   //會存在父的int a;    問題來了這個a是  父親b中的a 還是 父親c中的a -- 二義性;
    
   //父的int b;
   //父的int c;
    D() {}
    int _d ;
};
int main()
{
    
   
    D d;
    d.B::_a = 1;
    d.C::_a = 2;
    d._b = 3;
    d._c = 4;
    b._d = 5;
    cout << d._a << endl;//報錯  提示b.a具有二義性
    return 0;

}

出現(xiàn)二義性變量的內(nèi)存布局

可以看到上圖中紫色框兩部分,是出現(xiàn)二義性的兩份A::_a變量,編譯器無法自主確定需要用哪一個，可以d::A_a 或者 d::B_a這樣使用;

應對方案

虛繼承 vitrual

vitrual修飾使派生類出現(xiàn)二義性的父類繼承部分（菱形的腰部）

class A 
{
public:
    A() {}
    int _a ;
};
class B :virtual public A //virtual修飾
{
public:
    //父的int a;
    B() {}
    int _b;
};
class C :virtual public A  //virtual修飾
{
public:
   //父的int a;
    C() {}
    int _c ;
};
class D :public B,public C 
   
{
public:

    //自己的 int a;（二義性的父親繼承經(jīng)virtual修飾）
   //父的int b;
   //父的int c;
    D() {}
    int _d;
};
int main()
{
    
    D d;
    d.B::_a = 1;
    d.C::_a = 2;
    d._b = 3;
    d._c = 4;
    b._d = 5;
    cout << d._a << endl;//沒問題，輸出2，這個2是D類成員通過繼承，使得d自己獨有且只有一份的 A::_a成員變量;
    return 0;
}

解決二義性變量內(nèi)存布局–虛基表

可以看到原先存放兩個二義性數(shù)據(jù)A::a和B::a的位置，變成了一個地址？

這個兩個地址就叫虛基表指針；

通過對虛基表的進一步內(nèi)存研究，發(fā)現(xiàn)了虛基表緊著得下一個位置存放了一個偏移量，這個偏移量是存放該虛基表指針的內(nèi)存位置，與當前派生類獨有一份的成員變量_a之間的偏移長度;

這樣我們直接使用d::a的時候，因為獨有一份，也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)二義性的問題了;

注意，這和多態(tài)中的虛表(虛函數(shù)表兩回事)

其次，虛基表的指針，經(jīng)過測試，也是某個多繼承派生類的多對象共用的;

eg: D d1,d2; 其中d1，d2兩個對象上圖的這兩張?zhí)摶碇羔樖且粯拥模蚝芎唵?，D類類型都一樣，那么某個位置起，到另一個相對位置偏移量肯定是固定的！

(同類型的虛表指針也如此，復用節(jié)省空間嘛)

感悟

繼承，多態(tài)無疑為我們創(chuàng)造了很多的價值，但是像菱形繼承這種弊端也是存在的，本質(zhì)是多繼承而引起的問題，在一些語言中禁止了多繼承的行為，總之有利有弊，雖然C++允許了多繼承，但還是盡量別寫多繼承這種模式，復雜度和出現(xiàn)問題的概率都很大;

關(guān)于代碼復用等的另一種關(guān)系-組合

繼承是每個派生類都能相對于繼承is-a的關(guān)系; 每個派生類對象都是一個基類對象; 耦合度高

// Car和BMW Car和Benz構(gòu)成is-a的關(guān)系
class Car{
    protected:
    string _colour ="白色"; // 顏色
    
    string _num ="陜ABITB";// 車牌號
};

class BMW:public Car{
    public:
    void Drive() {cout <<"好開-操控"<< end1;}
    };
    
    class Benz : public Car{
        public:
        void Drive() {cout <<"好坐-舒適"<< endl;}
        };

優(yōu)先考慮組合has-a的關(guān)系; eg: 汽車-輪胎，has-a，組合(class 輪胎作為class 車的成員嵌套) 耦合度低

// Tire和Car構(gòu)成has-a的關(guān)系

class Tiref{
    protected:
    string _brand = "Michelin";// 品牌
    size_t size = 17;// 尺寸
    
};
class Car{
    protected:
    string _colour ="白色";// 顏色
    string _num ="陜ABITO";// 車牌號
    Tire _t;// 輪胎

};

到此這篇關(guān)于詳解C++中菱形繼承的原理與解決方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++菱形繼承內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: