C++复杂菱形继承

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ACE-Step是由中国团队阶跃星辰(StepFun)与ACE Studio联手打造的开源音乐生成模型。 它拥有3.5B参数量,支持快速高质量生成、强可控性和易于拓展的特点。 最厉害的是,它可以生成多种语言的歌曲,包括但不限于中文、英文、日文等19种语言

#include<iostream>
using namespace std;

//virtual继承基类的好处:
//1、避免保留基类的多个拷贝;
//2、避免二义性


//顶层(第一层)
class CBase{
public:
    CBase() : iFoo(1){}
    virtual void Fun1(){cout << "CBase::Fun1" << endl;}
    virtual void Fun2(){cout << "CBase::Fun2" << endl;}
    int iFoo;
};
//中间层(第二层)
class CMid1 : virtual public CBase{
public:
    CMid1() : iMid(2){}
    virtual void Fun1(){ cout << "CMid1::Fun1" << endl;}
    virtual void Fun3(){ cout << "CMid1::Fun3" << endl;}
    int iMid;
};
class CMid2 : virtual public CBase{
public:
    CMid2() : iMid(2){}
    virtual void Fun1(){ cout << "CMid2::Fun1" << endl;}
    virtual void Fun3(){ cout << "CMid2::Fun3" << endl;}
    int iMid;
};
//底层(第三层)
class CDerived : public CMid1, public CMid2{
public:
    CDerived() : iBar(3){}
    virtual void Fun1(){ cout << "Derived::Fun1" << endl;}
    virtual void Fun4(){ cout << "Derived::Fun4" << endl;}
    int iBar;
};

typedef void (*LPFN)();
void VtableFuns(LPFN* lpfnArr)
{
    for(int i = 0; lpfnArr[i] != NULL; i++){
        cout << "[" << lpfnArr[i] << "] : ";
        lpfnArr[i]();
    }
}

void main()
{
    CDerived oDerived;
    cout << "Vtable From CMid1>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
    VtableFuns((LPFN*)*((int*)(&oDerived)));
    cout << "Vtable From CMid2>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
    VtableFuns((LPFN*)*(((int*)&oDerived)+3));
    cout << "Vtable From CBase>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
    VtableFuns((LPFN*)*(((int*)&oDerived)+8));
    cout << endl << ">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
    cout << "sizeof(CDerived) = " << sizeof(CDerived) << endl;
    int* pInt = (int*)(&oDerived);
    for(int i = 0; i < sizeof(CDerived)/sizeof(int); i++){
        if(i == 0 || i == 1 || i == 3 || i == 4 || i == 8){
            cout << "[" << pInt << "] : " << *pInt << "(" << *((int*)(*pInt)) << ")" << endl;
        }
        else{
            cout << "[" << pInt << "] : " << *pInt << endl;
        }
        pInt++;
    }
    cout << "&(oDerived.CMid1::iMid) = " << &(oDerived.CMid1::iMid) << endl;
    cout << "&(oDerived.CMid2::iMid) = " << &(oDerived.CMid2::iMid) << endl;
    cout << ">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" << endl;
}


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### C++ 中的菱形继承问题及其解决方案 #### 菱形继承概述 在 C++ 中,当一个派生类通过多重继承从两个不同的基类派生而来,而这两个基类又共同继承自同一个祖先类时,就会形成所谓的“菱形继承”。这种结构可能导致二义性问题 (ambiguity),因为编译器无法判断应该使用哪个路径上的成员函数或变量。 例如,在以下情况下会遇到菱形继承: ```cpp class Base { public: void func() {} }; class Derived1 : public Base {}; class Derived2 : public Base {}; class FinalDerived : public Derived1, public Derived2 {}; // 形成菱形继承 ``` 如果 `FinalDerived` 尝试调用 `func()` 函数,则会出现二义性错误,因为编译器不知道是从 `Derived1` 还是 `Derived2` 继承来的版本[^1]。 --- #### 解决方案:虚继承 (Virtual Inheritance) 为了避免上述二义性问题,可以采用 **虚继承** 来解决。虚继承确保所有子类共享同一份基类实例,而不是各自独立复制一份副本。这样即使存在多个继承路径,最终也只会有一条通向公共基类的有效路径。 以下是修正后的代码示例: ```cpp class Base { public: void func() {} }; class Derived1 : virtual public Base {}; // 使用虚拟继承 class Derived2 : virtual public Base {}; // 使用虚拟继承 class FinalDerived : public Derived1, public Derived2 {}; // 不再有二义性 int main() { FinalDerived obj; obj.func(); // 正确解析到唯一的 Base::func() } ``` 在此设计下,无论通过哪一条路径访问 `Base` 类中的成员,都指向相同的单一实例[^3]。 --- #### 实际应用注意事项 尽管虚继承解决了二义性问题,但它引入了一些额外复杂度和开销。具体表现为: - 需要显式指定初始化顺序; - 对象大小可能增加,因存储必要的指针来管理虚表 (vtable) 和动态绑定逻辑。 此外需要注意的是,并非所有的编程语言都支持类似的机制。例如 Java 明确禁止类之间的多重继承,转而依赖接口(interface)实现类似功能[^2]。 对于更复杂的场景,开发者还需考虑如何合理分配职责以及避免不必要的耦合关系[^4]。 --- #### 总结 综上所述,C++ 提供了强大的灵活性允许定义包含菱形继承结构的程序模型;然而伴随此自由度同时也带来了潜在风险——即可能出现名称冲突或者行为未定义等情况。利用好虚继承这一特性能够有效缓解这些问题带来的困扰的同时保持良好的软件工程实践标准[^5]。
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