一文读懂C++中的继承之菱形继承(案例分析)

Carly ·

更新时间:2024-11-15

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前言

一、什么是多继承？

1.单继承

2.多继承

二、菱形继承

1.虚基类的引入

2.虚基表的引入

总结

前言

我们上一篇说了世间万物都有一个继承体制，或多或少子类继承了父类的某些特征，但大多都是单向继承，但是就有些特例他就是多继承，比如：

我们从图片中就可以看到，两栖动物它既继承了水生动物的一部分特性，也继承了陆地动物的一些特性，那么我们的代码，会不会也会有这种多继承现象呢，我们一起来看一下。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、什么是多继承？ 1.单继承

我们来看一个图先了解一下单继承，再看有什莫区别

也就是说，一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

2.多继承

我们把 一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

我们看一下代码，看看多继承中存在哪些问题。


//基类A
class A 
{
public:
  A() :m_data(1)
  {
  }
  ~A(){}
public:
  int m_data;   //同名变量
};
//基类B
class B
{
public:
  B() :m_data(1)
  {
  }
  ~B(){}
public:
  int m_data;   //同名变量
};
class C : public A, public B
{
};
int main()
{
  C Data;
  //Data.m_data = 10;  //错误, 提示指向不明确 不能够分辨m_data到底是谁的
  //只有通过域成员运算符给其明确指出才可以访问，
  Data.A::m_data = 5; 
  Data.B::m_data =10;
  std::cout << Data.A::m_data << "  " << Data.B::m_data << std::endl;
  return 0;
}

通过上面的代码我们明显看的出，多继承体系中存在二义性问题。指如果有同名的数据成员那么就无法直接通过变量名进行读取，需要通过域(::)成员运算符进行区分

就好像一个人说去给老师送个东西去，那么多老师，你无法确定他所指的是哪一个老师，必须指名道姓，我们才可以区分。一个道理

二、菱形继承

我们先来画张图，理解一下什么叫做菱形继承

我们把这种继承类型叫做菱形继承。

那么这种继承体制，又会出现什么样的问题呢？我们通过下面的代码具体看一下。


// 菱形继承 菱形继承是多继承的一种特殊情况。
//菱形继承的问题：从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。
class A
{
public:
int m_a = 1;
};
class B :public A
{
public:
int m_b = 2;
};
class C :public A
{
public:
int m_c = 3;
};
class D :public B, public C
{
public:
int m_d = 4;
};
void main()
{
D d;
d.m_d = 40;
d.m_c = 30;
d.m_b = 20;
//.m_a = 10;// 二义性
// 不能够访问 因为B 和C分别继承了A的m_a
//但是D 继承了B和C的m_a 所以D不能够分辨m_a到底是谁的
d.B::m_a = 100;
d.C::m_a = 200;
// 这样的话 就造成了m_a 有两个空间 一个B的100 一个C的200
}

我们根据上面的情况不难看出，菱形继承中也存在数据的二义性，这里的二义性是由于他们间接都有相同的基类导致的。这种菱形继承除了带来二义性之外，还会有有数据冗余浪费内存空间。

何为空间浪费，数据冗余，我们画图展示一下。

那么该怎样解决这种问题，

1.虚基类的引入

C++中引入了虚基类，其作用是在间接继承共同基类时只保留一份基类成员。

我么看一下代码


class A
{
public:
int m_a = 1;
};
class B :virtual public A
{
public:
int m_b = 2;
};
class C :virtual public A
{
public:
int m_c = 3;
};
class D :public B, public C
{
public:
int m_d = 4;
};
void main()
{
D d;
d.m_d = 40;
d.m_c = 30;
d.m_b = 20;
d.m_a = 100;// 让B C虚拟继承 A 加关键字virtual
}