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詳解C++中的菱形繼承問(wèn)題

更新時(shí)間：2023年08月08日 10:54:07 作者：悲傷的魚(yú)香肉絲er

這篇文章主要介紹了詳解C++中的菱形繼承問(wèn)題,在多繼承結(jié)構(gòu)中，存在著很多問(wèn)題，比如從不同基類(lèi)中繼承了同名成員，派生類(lèi)中也定義了同名成員，這種二義性問(wèn)題很好解決，加上要訪問(wèn)的基類(lèi)的類(lèi)名限制就可以了,需要的朋友可以參考下

一、多重繼承或多繼承

由多個(gè)基類(lèi)共同派生出新的類(lèi)，這樣的繼承結(jié)構(gòu)被稱為多重繼承或多繼承。舉個(gè)例子：

#include<iostream>
using namespace std;
class fuelEngine //燃油引擎
{
private:
	int cylindenum;//汽缸數(shù)
public:
	fuelEngine(int c = 4):cylindenum(c){}
	~fuelEngine(){}
	void start(){}
};
class electricEngine//電動(dòng)引擎
{
private:
	float power;
public:
	electricEngine(float p=60):power(p){}
	~electricEngine(){}
	void Start(){}
};
class Hybirdcar:public fuelEngine,public electricEngine//混動(dòng)汽車(chē)
{
public:
	Hybirdcar(int c,int p):fuelEngine(c),electricEngine(p){}
	~Hybirdcar(){}
};

混動(dòng)汽車(chē)類(lèi)是由電動(dòng)引擎類(lèi)和燃油引擎類(lèi)共同派生出來(lái)的派生類(lèi)，這種繼承結(jié)構(gòu)就為多繼承。

二、菱形繼承（二義性和數(shù)據(jù)冗余問(wèn)題）

在多繼承結(jié)構(gòu)中，存在著很多問(wèn)題，比如從不同基類(lèi)中繼承了同名成員，派生類(lèi)中也定義了同名成員，這種二義性問(wèn)題很好解決，加上要訪問(wèn)的基類(lèi)的類(lèi)名限制就可以了，例：

#include<iostream>
using namespace std;
class Base1
{
  public:
    int var;
    void fun()
    {
        cout<<"Member of Base1"<<endl;
    }
};
class Base2
{
  public:
    int var;
    void fun()
    {
        cout<<"Member of Base2"<<endl;
    }
};
class Derived:public Base1,public Base2
{
  public:
    int var;
    void fun(){cout<<"Member of Derived"<<endl;}
};
int main()
{
    Derived d;
    Derived *p = &d;
    //訪問(wèn)Derived類(lèi)成員
    d.var =1;
    d.fun();
    //訪問(wèn)Base1基類(lèi)成員
    d.Base1::var=2;
    d.Base1::fun();
    //訪問(wèn)Base2基類(lèi)成員
    p->Base2::var=3;
    p->Base2::fun();
    return 0;
}

而在多繼承中還存在一種特殊情況——菱形繼承。我們還是用一段代碼來(lái)舉例說(shuō)明菱形繼承：

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
private:
	int _idPerson;
public:
	Person(int id) :_idPerson(id) { cout << "Create Person" << endl; }
	~Person(){}
};
class Student:public Person//學(xué)生
{
private:
	int _snum;
public:
	Student(int id,int s):Person(id),_snum(s){}
	~Student(){}
};
class Employee:public Person//職工
{
private:
	int _enum;
public:
	Employee(int id,int e):Person(id),_enum(e){}
	~Employee(){}
};
class GStudent:public Student//研究生
{
private:
	int _gsnum;
public:
	GStudent(int g,int s,int id):Student(s,id),_gsnum(g){}
	~GStudent(){}
};
class EGStudent :public GStudent,public Employee//在職研究生
{
private:
	int _egsnum;
public:
	EGStudent(int es,int s,int g,int e,int sid,int eid)
		:GStudent(s,g,sid),Employee(e,eid),_egsnum(es){}
	~EGStudent(){}
};
int main()
{
	EGStudent egs(1,2,3,4,5,6);
	return 0;
}

代碼中設(shè)計(jì)了Person類(lèi)，由Person類(lèi)派生出學(xué)生Student類(lèi)和職工Employee類(lèi)，Student類(lèi)又向下派生出研究生GStudent類(lèi)，再由GStudent類(lèi)和Employee類(lèi)共同派生出在職研究生EGStudent類(lèi)，根據(jù)此段代碼的繼承關(guān)系可畫(huà)出示意圖：

不難發(fā)現(xiàn)，在菱形繼承中也存在二義性，并且出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余浪費(fèi)了內(nèi)存空間，由基類(lèi)Person的_idPerson身份證號(hào)有兩條路徑繼承到EGStudent類(lèi)中，兩個(gè)身份證號(hào)在邏輯上是相同的，但在物理上被分配了不同的內(nèi)存空間，是兩個(gè)變量。

示例中對(duì)象egs的內(nèi)存分布圖如下：

那如何解決這種數(shù)據(jù)冗余和二義性問(wèn)題呢？——虛繼承

在C++中可以把共同基類(lèi)設(shè)置為虛基類(lèi)，這樣從不同路徑繼承來(lái)的同名數(shù)據(jù)成員在內(nèi)存中只有一份，虛基類(lèi)定義方式：class 派生類(lèi)名：virtual 訪問(wèn)限定符基類(lèi)類(lèi)名｛...}；或 class 派生類(lèi)名：訪問(wèn)限定符 virtual 基類(lèi)類(lèi)名｛...}；（virtual關(guān)鍵字只對(duì)緊隨其后的基類(lèi)名起作用）

在上述示例代碼中，兩個(gè)身份證號(hào)顯然是不合理的，所以我們可以把class Person 設(shè)置成虛基類(lèi)，即class Student : virtual public Person {...}; 和 class Employee : virtual public Person {...};

菱形繼承就變成了菱形虛擬繼承。修改后代碼如下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Person
{
private:
	int _idPerson;
public:
	Person(int id) :_idPerson(id) { cout << "Create Person" << endl; }
	~Person(){}
};
class Student:public virtual Person//學(xué)生
{
private:
	int _snum;
public:
	Student(int id,int s):Person(id),_snum(s){}
	~Student(){}
};
class Employee:public virtual Person//職工
{
private:
	int _enum;
public:
	Employee(int id,int e):Person(id),_enum(e){}
	~Employee(){}
};
class GStudent:public Student//研究生
{
private:
	int _gsnum;
public:
	GStudent(int g,int s,int id):Student(s,id),Person(id),_gsnum(g){}
	~GStudent(){}
};
class EGStudent :public GStudent,public Employee
{
private:
	int _egsnum;
public:
	EGStudent(int es,int s,int g,int e,int id)
		:GStudent(s,g,id),Employee(e,id),_egsnum(es),Person(id){}
	~EGStudent(){}
};
int main()
{
	EGStudent egs(1, 2, 3, 4, 5);
	Person* p = &egs;
	return 0;
}