C++菱形继承问题与虚拟继承原理

Posted 2022-12-10 白龙码~

文章目录

• 菱形继承与虚拟继承
• • 数据冗余问题
  • 二义性问题
  • 虚拟继承解决问题

菱形继承与虚拟继承

多个类继承了同一个公共基类，而这些派生类又同时被一个类继承，这种称为菱形继承或钻石继承。

多个类继承了同一个公共基类，而这些派生类又同时被一个类继承，这种称为菱形继承或钻石继承

数据冗余问题

B和C同时继承了A的成员，此时D继承B和C，相当于获得了两份A的成员，造成数据冗余。

二义性问题

B和C同时继承了A中的a，然后又派生出了D，因而D中存在两份a：一份是B::a，一份是C::a。因此，在D中直接访问a会导致错误，此时的a就具有二义性，需要指定类作用域才能访问。

虚拟继承解决问题

虚拟继承的意义在于：解决菱形继承中数据冗余和二义性的问题。

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
	int d;
;

此时D从B、C继承来B::a和C::a的a就是唯一的一份，可以直接通过D::a访问。这里的A被称为虚基类。

B、C中原本重复的数据变成了虚基类表指针，该指针指向了一个虚基类表，虚基类表中存储了该指针到公共数据所在内存的偏移量。

注：公共数据的位置可能是D的开头，也可能是结尾，依编译器而定

简单来说：

• 如果使用非虚拟继承，那么D会从B、C那里继承两份相同的数据。
• 如果使用虚拟继承，那么那两份相同的数据在D类对象中只会存在一份。而D从B、C那里继承的是它们独有的数据以及B和C的虚基类表指针。通过它们各自的虚基类表指针，就可以获取该指针与那份公共数据存储位置的偏移量，进而可以访问它。

注：虚基类表的第一项是该指针与自身的偏移量，即0。第二项是该指针与公共数据的偏移量。