钻石继承和虚继承

最新推荐文章于 2024-10-21 17:54:12 发布

qq_26369213

最新推荐文章于 2024-10-21 17:54:12 发布

阅读量3.7k

点赞数 2

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： C++ 文章标签： C++ 虚指针虚表多继承钻石继承

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_26369213/article/details/47861973

C++ 专栏收录该内容

6 篇文章

订阅专栏

本文详细解析了C++中钻石继承问题及解决方案，通过对比普通多继承与虚继承的实例，阐述了如何避免重复基类实例的问题，并介绍了虚指针和虚表的作用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

在C++中，类是允许多继承的，多继承大大的提高了代码的复用、减少代码冗余、大大的提高了类的表现力，使得类更贴近现实中的事物，使用起来更为灵活，更面向对象。

但由于这灵活的语法，使得C++使用起来比别的编程语言更为复杂，不过凡事有利必有弊，这里就不去探讨其中的利弊，还是把注意力放到使用继承时候需要注意的地方。

钻石继承

什么是钻石继承？

/ \

X Y

\ /

钻石继承是多继承的一种情况如上图中：类A中派生出类X 和类Y ，类X和类Y派生出类Z，那么类A称为公共基类，类Z称为汇合子类。

那么我现在要编写一个类Z，当实例一个Z对象的时候，该对象要包含A X Y的实例各一份。

那么普通的多继承方式能不能达到要求？

#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int data) : m_data(data)
	{
		cout << "A构造 : " << this << endl;
	}
protected:
	int m_data;
};

class X : public A
{
public:
	X(int data) : A(data)
	{
		cout << "X构造 : " << this << endl;
	}
	// 获得继承于类A中m_data的值
	int getData(void) const
	{
		return m_data;
	}
};

class Y : public A
{
public:
	Y(int data) : A(data)
	{
		cout << "Y构造 : " << this << endl;
	}
	// 修改继承于类A中m_data的值 
	void setData(int data)
	{
		m_data = data;
	}
};

class Z : public X, public Y
{
public:
	Z(int data) : X(data), Y(data)
	{
		cout << "Z构造 : " << this << endl;
	}
};

int main(void)
{
	Z z(0);
	z.setData(100); 			    //使用类Y的函数修改类A的数据
	cout << "m_data = " << z.getData() << endl; // 通过类X的函数访问类A的数据

	return 0;
}

编译后的运行结果

首先发现了公共基类 A中的m_data并没有成功，而且从打印信息中发现类A实例化了2次，而且打印出来的地址分别和X和Y的地址一样。这说明了Z的实例中存在了2份A的实例，分别存在于实例Y和实例X中。

在z.getData中，是通过实例X提供的函数访问了实例X中的实例A。

在z.setData中，是通过实例Y提供的函数修改了实例Y中的实例A。

这说明了Z的实例通过不同的路径访问实例A，得到了不一样的数据，这样并没有达到设计中的要求，而且使用起来也很不人性化。简直是差评，太糟糕了。

解决方法：使用虚继承

为了令Z的实例中只拥有一份A的实例，可以采取虚继承来解决钻石继承带来的问题。

/*
   通过虚继承解决钻石继承带来的问题
*/
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
public:
	A(int data) : m_data(data)
	{
		cout << "A构造 : " << this << endl;
	}
protected:
	int m_data;
};

class X : virtual public A
{
public:
	X(int data) : A(data)
	{
		cout << "X构造 : " << this << endl;
	}
	int getData(void) const
	{
		return m_data;
	}
};

class Y : virtual public A
{
public:
	Y(int data) : A(data)
	{
		cout << "Y构造 : " << this << endl;
	}
	void setData(int data)
	{
		m_data = data;
	}
};

class Z : public X, public Y
{
public:
	// 注意，采用虚继承的话，必须在汇聚子类的构造函数中显示的初始化公共基类，否则公共基类会调用缺省构造
	Z(int data) : X(data), Y(data), A(data) 
	{
		cout << "Z构造 : " << this << endl;
	}
};

int main(void)
{
	Z z(0);
	z.setData(100); 
	cout << "m_data = " << z.getData() << endl; 

	return 0;
}

运行结果：