C++菱形继承面试题

本文通过代码示例详细介绍了C++中虚拟继承的使用方法及其解决菱形继承中出现的数据冗余和二义性问题的原理。

问题:1.虚拟继承的作用

            2.底层的工作原理




1.作用:

#include <iostream>

using namespace std;

class AA
{
public:
	int _aa;
};

class BB : public AA
{
public:
	int _bb;
};

class CC : public AA
{
public:
	int _cc;
};

class DD :  public BB, public CC
{
public:
	int _dd;
};

void Test()
{
	DD d;
	d.BB::_aa = 0;
	d.CC::_aa = 1;
	d._bb = 2;
	d._cc = 3;
	d._dd = 4;
	cout << sizeof(BB) << endl;//12
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}
在这个代码中DD中有了两份AA成员,菱形继承存在二义性和数据冗余问题


因此引进了虚拟继承解决了菱形继承的二义性和数据冗余



2.原理



这是菱形继承的内存图

代码为1中的代码

虚拟继承 加virtual

代码如下:

#include <iostream>

using namespace std;

class AA
{
public:
	int _aa;
};

class BB : virtual public AA
{
public:
	int _bb;
};

class CC : virtual public AA
{
public:
	int _cc;
};

class DD :  public BB, public CC
{
public:
	int _dd;
};

void Test()
{
	DD d;
	d.BB::_aa = 0;
	d.CC::_aa = 1;
	d._bb = 2;
	d._cc = 3;
	d._dd = 4;
	cout << sizeof(BB) << endl;//12
}

int main()
{
	Test();
	return 0;
}
内存图如下:



### 关于C++菱形继承面试题及解答 #### 菱形继承概述 在C++中,菱形继承(Diamond Inheritance)是指当一个类从两个基类派生而来,而这两个基类又共同继承自同一个祖先类时所形成的结构。这种模式可能导致二义性和重复成员变量等问题。 #### 面试题一:什么是虚拟继承? 为了处理菱形继承中的二义性问题,C++引入了虚拟继承的概念。通过声明`virtual`关键字来指定某个基类为虚基类,可以确保该基类只被实例化一次[^1]。 ```cpp class A {}; class B : virtual public A {}; // 使用virtual关键字 class C : virtual public A {}; class D : public B, public C {}; ``` #### 面试题二:如何解决菱形继承带来的二义性? 如果不使用虚拟继承,在访问来自最顶层公共父类A的方法或属性时可能会遇到编译错误,因为存在两条路径到达同一目标。采用虚拟继承后,则可以通过限定作用域或者利用this指针等方式消除歧义[^2]。 #### 面试题三:构造函数调用顺序是什么样的? 对于涉及多层间接继承的情况,特别是有多个层次的虚拟继承链路下,子类对象创建过程中各阶段初始化列表里对不同级别上构造器参数传递机制显得尤为重要。具体来说就是先执行最高级非虚基类构造方法再依次向下直到最低级别的派生类为止;而对于同等级别的虚基类则按照它们首次出现在代码文件中的先后次序来进行初始化操作[^3]。 ```cpp // 假设有如下定义: class Base { public: Base(int i) { /* ... */ } }; class Derived1 : virtual public Base { public: Derived1() : Base(0) {} // 显式调用了Base的带参构造函数 }; class Derived2 : virtual public Base {}; class MultiDerived : public Derived1, public Derived2 { public: MultiDerived() : Base(1), Derived1(), Derived2() {} }; ``` #### 面试题四:析构函数的行为有何特殊之处? 由于采用了虚拟继承方式构建起来的对象模型内部可能存在复杂的内存布局关系,因此即使是在销毁这些复杂组合而成的新类型实体之时也需要遵循特定规则——即总是要优先清理那些由当前类直接负责管理的部分资源之后再去释放其各个组成部分各自持有的那部分数据区段,并且整个过程应当保持一致性的状态转换逻辑直至最终完成全部清除工作。
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