菱形虚拟继承的深入剖析

继承是面向对象语言的一大特性，在C++中既有单继承，当然也会存在多继承。那么多继承是怎么实现的及多继承的一些缺点，将是这篇博客想要说的内容。

多继承最典型的一个例子就是菱形继承，那什么又是菱形继承呢？就是有两个子类分别继承一个父类，而有存在一个子类同时这两个子类。图示如下。

class A
{
public:
    int a;
};

class B : public A
{
public :
    int b;
};

class C : public A
{
public:
    int c;
};

class D : public B, public C
{
public:
    int d;
};

int main()
{
    D d;
    system("pause");
    return 0;
}

当我们模拟出菱形继承想给a赋值时，就会发现一个问题，我们到底是从哪个类去访问的BaseClass中的a？这时就会产生二义性。也就是说在内存中会出现两个BaseClass，结构图如下。

代码运行后调监视窗口如上，可明显看到d中存在了两个a，这也会存在数据冗余的问题。那怎么去解决这个问题？此时，C++又提出了另一个新概念——虚拟继承。虚拟继承使得在继承间接共同基类的时候只保留一份成员。接下来的篇幅将会说明虚拟继承的实现。

class A
{
public:
    int a;
};

class B : virtual public A
{
public :
    int b;
};

class C : virtual public A
{
public:
    int c;
};

class D : public B, public C
{
public:
    int d;
};

int main()
{
    D d;
    d.B::a = 0;
    d.C::a = 1;
    d.B::b = 2;
    d.C::c = 3;
    d.D::d = 4;
    cout << (sizeof(d)) << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

运行上述代码后，在内存中会出现以下的情形，如下图。

原来大小为20的d如今变成了24，按理说当我们采用了虚拟继承，解决了数据冗余问题，所占的空间应该也会变小，但如今反而变大了，这是怎么回事呢？

我们在细看第一行和第三行，发现了这两个数字比较接近，仔细看更像是一个地址。于是，在内存中查看会发现如下图所示的情形。

在这两个内存紧挨着的地方，出现了一个“14”和“0c”，也就是说在这个地方存了这两个数字。那么我们就可以猜测一下，在虚拟继承中，菱形继承的结构是如下图的。

BaseClass并不是按照我们所想象那样存在最上面的，而是存放在最底下，而原来存BaseClass的地方存了两个“数字”。仔细观察，不难发现这两个数字是距离BaseClass的位移，也就是我们所说的偏移量。

其实，讲到这里的时候，大家应该也就明白了，在虚拟继承中是通过存储基类的偏移量来解决数据冗余的问题，以空间换时间解决菱形继承存在的问题。