540-分析并解决C++菱形继承问题

╰半夏微凉° 2022-09-11 02:14 139阅读 0赞

## C++多重继承 - 菱形继承问题 ##

B和C的基类是A，B和C都从A单继承而来，D是从B和C多继承而来，D有2个基类：B和C  
我们把A称为D的间接的基类  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**假设在A里面有ma这个成员变量**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
很明显，我们可以看到问题，这里的派生类对象D有间接基类A多份的数据，这在我们的软件设计上肯定是有问题的，假设ma表示名字，我们不可能在派生类D上有2个名字，或者说ma代表身份id，在派生类D不可能有2个身份id，这是设计上的问题。  
**不仅仅有菱形继承，还有这种继承：**  
B从A单一继承而来，C有一个基类B，但是还同时从A继承而来。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**假设ma是类A的一个属性。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
很明显，出现了同样的问题。  
C不可能有2个相同意义的属性。

**多重继承的弊端：派生类有多份间接基类的数据 设计的问题  
好处是可以做更多代码的复用**

**在设计软件项目，如果可以，我们要尽量避免多重继承的情况，避免出现以上问题。**

## 菱形继承的案例 ##

class A
    {
        
    public:
    	A(int data) :ma(data) {
         cout << "A()" << endl; }
    	~A() {
         cout << "~A()" << endl; }
    protected:
    	int ma;
    };
    //=======================================
    class B : public A
    {
        
    public:
    	B(int data) :A(data), mb(data) {
         cout << "B()" << endl; }
    	~B() {
         cout << "~B()" << endl; }
    protected:
    	int mb;
    };
    class C : public A
    {
        
    public:
    	C(int data) :A(data), mc(data) {
         cout << "C()" << endl; }
    	~C() {
         cout << "~C()" << endl; }
    protected:
    	int mc;
    };
    //=========================================
    class D : public B, public C
    {
        
    public:
    	D(int data) : B(data), C(data), md(data) {
         cout << "D()" << endl; }
    	~D() {
         cout << "~D()" << endl; }
    protected:
    	int md;
    };
    int main()
    {
        
    	D d(10);
    
    	return 0;
    }

**d对象内存的布局：**

![在这里插入图片描述][102f9fe80ec34f9694c0cbc979840f98.png]  
**两个ma分别在B和C的构造函数里面进行**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
D调用了2次A的构造  
**不管是内存占用上，还是数据的重复，我们的软件设计是要杜绝的。**

## 菱形问题怎么处理呢 ##

虚继承。  
所以从A继承的地方，都采用virtual虚继承，![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
**这样，A就成了虚基类了。**  
B从A虚继承，A成为虚基类，就要搬到派生类的最后面。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_11_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
C也从A虚继承而来。也要把ma搬到最后面。搬的时候，发现最后面已经有一份虚基类的数据了，那么当前这份虚基类数据就不要了，同样的放一个vbptr  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**现在在派生类D里面，现在只有1份基类的数据。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**不管访问B下的ma，还是访问C下的ma，都是同一个ma**

**B和C都要采用虚继承哦。  
如果其中一个没有采用虚继承，ma还是会重复。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
**也就是说，所以从A继承的地方都要使用虚继承。**  
最终，**在派生类的最后面只会放1份虚基类的数据。**  
但是，我们把虚基类的数据放到了派生类的最后面来。  
也就是说，D给B，C说：你们不要每个人都拿1份ma了，这个ma直接给我，我用1份，你们要访问，都跑到我这个ma来，这样一来，ma的初始化从作用域上来说，已经靠近D了，是属于D上的，不需要B或者C来负责初始化了，ma这个**虚基类数据需要由D自己来初始化。**

class A
    {
        
    public:
    	A(int data) :ma(data) {
         cout << "A()" << endl; }
    	~A() {
         cout << "~A()" << endl; }
    protected:
    	int ma;
    };
    //=======================================
    class B : virtual public A
    {
        
    public:
    	B(int data) :A(data), mb(data) {
         cout << "B()" << endl; }
    	~B() {
         cout << "~B()" << endl; }
    protected:
    	int mb;
    };
    class C : virtual public A
    {
        
    public:
    	C(int data) :A(data), mc(data) {
         cout << "C()" << endl; }
    	~C() {
         cout << "~C()" << endl; }
    protected:
    	int mc;
    };
    //=========================================
    class D : public B, public C
    {
        
    public:
    	//“A::A”: 没有合适的默认构造函数可用
    	D(int data) :A(data), B(data), C(data), md(data) {
         cout << "D()" << endl; }
    	~D() {
         cout << "~D()" << endl; }
    protected:
    	int md;
    };
    int main()
    {
        
    	D d(10);
    
    	return 0;
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**菱形继承问题解决了！**

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/32821de7986b4ac8b165a9f84dd537c0.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220829/4546b4aa2ef34864896a07636953c8c3.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_12_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/fd4367eb8d2e461db1a33af525b5ef58.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/c9eee683ebe145feb2fbd725385f29a7.png
[102f9fe80ec34f9694c0cbc979840f98.png]: /images/20220829/6ad9fefc8db2416d88e91723186242b7.png
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[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_11_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/ee1eecba60a146be82074eb088f9c1d1.png
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[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: /images/20220829/d806cf3470cd43e48aaedd750283212d.png
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