C++的多重继承与虚基类

程序员文章站 2024-01-01 12:00:52

多重继承（MI）多重继承是指使用多个基类的继承，可以分为私有MI，保护MI，公有MI。这里要特别强调一下公有MI，因为它将导致一些问题。...

多重继承（MI）

多重继承是指使用多个基类的继承，可以分为私有MI，保护MI，公有MI。这里要特别强调一下公有MI，因为它将导致一些问题。
假设有一个基类A

class A
{
public:
	A(){a=0;}
	A(char a){this->a=a;}
	virtual ~A(){}
	virtual void Show()const{cout<<a<<endl;}
private:
	char a;
};

然后class A派生出两个类

class B:public A
{
public:
	B():A(){b=0;}
	B(char a, char b):A(a){this->b=b;}
	~B(){}
	void Show()const
	{
		A::Show();
		cout<<b<<endl;
	}
private:
	char b;
};

class C:public A
{
public:
	C():A(){c=0;}
	C(char a, char c):A(a){this->c=c;}
	~C(){}
	void Show()const
	{
		A::Show();
		cout<<c<<endl;
	}
private:
	char c;
};

B b1;
C c1;
B b2('a', 'b');
C c2('a', 'c');

A* p[4]={&b1, &c1, &b2, &c2};
for(int i=0;i<4;i++)
	p[i]->Show();

这样的设计看起来没问题，使用动态联编分别调用B::Show()和C::Show()。
接下来继续派生，让class B和class C再派生出一个类
class D:public B,public C{…};
这样会导致两个问题：

问题一
因为派生类对象的地址可以赋给基类指针，但在这里会出现二义性：
D d;
A* p=&d;
因为d继承自B，又继承自C，而B和C中都有A对象，到底要把哪个A对象赋给p？
可以将类型转换一下
A* p1=(B*)&d;
A* p2=(C*)&d;
但这不是重点，重点是d为什么要包含两个A对象？d应该和B、C对象一样，只包含一个A对象。

虚基类就可以实现这样的操作：使继承自同一个基类的多个类派生出的对象只继承一个基类对象（有点拗口，多读几遍）
在声明中可以这样写：
class B : virtual public A{…};//将A声明为虚基类
class C : virtual public A{…};//virtual和public的顺序不重要

然后使用新的构造函数规则
使用虚基类时，以前的构造函数传递值的方式将不起作用
例：
D(char a, char b, char c,) : B(a, b), C(a, c) { }
将a传递给A对象有两条途径（B和C），这将引起冲突，所以虚基类禁止通过中间类传值。参数a不会通过B和C传给A，但是构造派生对象之前又必须构造基类对象，所以编译器会调用A的默认构造函数，也可以显式调用。
新的构造函数应该是这样的:
D(char a, char b, char c) :A(a), B(a, b), C(a, c) { }

注：对于虚基类，这种用法是合法的，也必须这样做。对于非虚基类是非法的。

问题二
由于D没有新的数据成员，它继承了基类的所有方法，对于单继承来说并没有什么问题，例：
D d(‘a’, ‘b’, ‘c’);
d.Show();//D类没有重新定义Show()，所以会调用最近的基类中定义的Show()
但现在是多重继承，最近的基类有两个（B和C），这就导致了二义性。
可以使用作用域解析运算符来说明要使用哪个Show()
d.B::Show();
d.C::Show();
或者在D中重新定义Show()，并指出使用哪个Show()
void Show()const
{
B::Show();
}
一个小问题：如果要同时调用B类和C类的Show()，A::Show()会被调用两次。
怎么解决呢？
一种方法是，所有类都提供一个只显示自身数据成员的方法，然后在D类中将它们组合起来。
另一种方法是将所有数据都设为保护的。

总之，这种菱形结构的继承必须使用虚基类。

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