C++中什么是菱形继承，怎么解决？

Posted 2023-04-25 py369

概念：

　　菱形继承：是指有两个派生类继承同一个基类，又有某个类同时继承这两个派生类，这种继承称为菱形继承或者叫砖石继承。

　　如：假设我们有基类A，然后有两个派生类B和C类，然后有个D类通过多继承机制继承了B类和C类。

　　那么这菱形继承会出现这样的问题：

　　　　B继承了A的数据，C类也继承了A类的数据，当D继承B和C类后，使用m_Age数据的时候，就不知道到底是B类的数据，还是C类的数据了,造成二义性的同时，也浪费了资源。

　　示例：

 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 //A类
 class A
 
 public:
     int m_Age;
 ;
 //B类
 class B :public A ;
 //C类
 class C : public A ;
 //D类,通过多继承机制，同时继承B类和C类
 class D :public B, public C ;
 
 void test01()
 
     D dd;  //D类创建了一个对象
     dd.m_Age = 18;   //会报错,此时就不知道m_Age这数据是B类的还是C类的了,二义性。
     return;
 
 int main()
 
     test01();
 
     return 0;
 
　　解决方法：采用虚继承，在B类和C类继承A类的时候，public前加“virtual”关键字。

 #include <iostream>
 using namespace std;
 
 //A类
 class A
 
 public:
     int m_Age;
 ;
 //B类
 class B :virtual public A ;
 //C类
 class C : virtual public A ;  
 //D类,通过多继承机制，同时继承B类和C类 
 class D :public B, public C ;  
 
 void test01()
 
     D dd;  //D类创建了一个对象
     dd.m_Age = 18;   //B类和C类在继承的时候加"virtual"后就不会报错了
     return;
 
 int main()
 
     test01();
 
     return 0;
 
　　虚继承的实现原理：
　　　　在vs中可以通过命令：cl /d1 reportSingleLayout     "xxx.cpp"
　　　　vbptr:virtual base pointer(虚基类指针）
　　　　只有唯一的成员，通过保存虚基类指针，这个指针指向的是一张表（虚基表），这个表保存了当前获取唯一的数据的偏移量。

 

 

C++继承之C++中不同的继承体系

文章目录

• 单继承
• 多继承
• 菱形继承
• • 概念
  • 存在的问题
  • 如何解决？
• 菱形虚拟继承
• • 虚拟继承
  • • 什么是虚拟继承？
    • 内存层面理解虚拟继承
    • 虚拟继承和普通单继承的区别
  • 虚拟继承 + 菱形继承

声明：

本文的测试环境为Windows平台下的VS2013环境

单继承

一个子类只有一个父类。这类继承方式是最为简单的。具体可以参考继承 上篇中的例子。这里给出简单的图示即可：

多继承

一个子类有两个或两个以上的直接父类，这样的继承关系称之为多继承。
图解：

注意事项：
 ①在多继承的场景下，建议在继承的每一个基类名称前都加上继承方式，如果不加，可能无法达到我们的预期结果。


 结论：
  class修饰的类，如果不显式添加继承方式，默认是private
  struct修饰的类，如果不显式添加继承方式，默认是public

 ②多继承的对象模型随着子类继承基类的顺序变化而变化
该如何理解上面这句话呢？
来看这两种情况：
Ⅰ、先继承Base1,再继承Base2

Ⅱ、先继承Base2,再继承Base1

菱形继承

概念

了解了上面的两种继承方式，下面我们介绍一种单继承与多继承有机结合的产品，他就是菱形继承！
它的图解如下：

存在的问题

1、存在二义性问题
 最顶层基类成员在最底层子类中存在两份，如果直接通过最底层子类访问最顶层的基类成员时，会出现访问不明确问题。

2、存在数据冗余问题
我们来分析一下最底层子类的对象模型：

这里的最顶层基类为了说明问题，只有一个成员变量，但是实际中基类中的内容往往很多，数据量很大。如果不解决这个问题，那将会存在着严重的空间浪费。这是不允许的！

如何解决？

解决办法：

可见，让访问明确化并不能直接解决问题！而真正能够解决问题的是采用菱形虚拟继承。这个接下来就会介绍到。

菱形虚拟继承

什么是菱形虚拟继承？
我们先不着急回答这个问题，首先我们应该搞明白什么是虚拟继承！！

虚拟继承

什么是虚拟继承？

使用虚拟关键字virtual修饰的继承称之为虚拟继承

 虚拟继承存在的意义就是 ：为了解决菱形继承存在的二义性和数据冗余的问题

内存层面理解虚拟继承

虚拟继承和普通单继承的区别

主要有4点，具体如下：

虚拟继承 + 菱形继承

菱形虚拟继承实现如下：

也即：

class Base

protected:
	int _b;
;
class Derived1 : virtual public Base

protected:
	int _d1;
;
class Derived2 : virtual public Base

protected:
	int _d2;
;

class D : public Derived1, public Derived2

public:
	D()
	

	
	void Func()
	
		_b = 1;
		_d1 = 2;
		_d2 = 3;
	
protected:
	int _dd;
;

int main()

	D d;
	d.Func();

	return 0;

分析执行过程及d的对象模型：

总结：菱形虚拟继承是通过让最顶层基类的成员在最底层子类中只存储一份的方式来解决的。

本篇完~