C++中的菱形继承【详细讲解】

本文介绍了菱形继承的概念及其带来的二义性和内存浪费问题,通过虚继承解决此类问题,并给出了实例。提倡在编程中优先考虑单一继承而非多继承。

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1、菱形继承实例

骡子的产生

2、菱形继承的概念

菱形继承也称为钻石继承。 类D继承自类B和类C,而类B和类C共同继承自类A,这就形成了菱形继承。

3、菱形继承导致的问题

菱形继承会产生二义性的问题,并且会浪费内存空间

实例:

#include <iostream>

using namespace std;
//马科
class Equidae {
public:
	int Age;
};
//马
class Horse :public Equidae{
public:

};
//驴
class Donkey :public Equidae{
public:

};
//骡子
class Mule :public Horse, public Donkey {
public:

};

int main()
{
	class Mule mule;
	cout << "骡子派生类的大小为:" << sizeof(class Mule) << endl;
	mule.Age = 18;
	return 0;
}

运行结果:

结果解释:

由于采用了菱形继承,因此会产生二义性问题。同时,上述程序中骡子派生类的大小为8字节,也造成了内存空间的浪费

4、如何解决菱形继承产生的问题--【虚继承】

1)基本概念

通过使用虚继承来【解决从不同途径继承来的同名的成员属性在内存中由不同的拷贝造成数据不一致的问题】,将共同基类设置为【虚基类】。设置完成以后从不同路径继承过来的同名成员属性在内存中就只有一个拷贝同名成员函数也只有一个映射

  • 虚基类:在继承时,在继承方式的前面加上一个virtual关键字即可;

  • 虚基表:每个虚继承的子类都有一个虚基类指针【是指针,具体所占字节大小看平台】虚基类表【不占用类对象内存空间】。【注意】虚基类依旧会在子类里面存在拷贝,但是仅仅是多存在一份而已,并不在子类中了。当虚继承的子类被当做父类继承时(比如上述举例中的马和驴),虚基类指针也会被继承。

2)关键字

关键字:virtual
实例:class Horse : virtual public Equidae{};

3)实例

#include <iostream>

using namespace std;
//马科
class Equidae {
public:
	int Age;
};
//马
class Horse : virtual public Equidae{    //进行虚继承,避免二义性的问题
public:

};
//驴
class Donkey : virtual public Equidae{   //进行虚继承,避免二义性的问题
public:

};
//骡子
class Mule :public Horse, public Donkey {
public:

};

int main()
{
	class Mule mule;
	cout << "马科的大小为:" << sizeof(Equidae) << endl;
	cout << "马类的大小为:" << sizeof(Horse) << endl;
	cout << "驴类的大小为:" << sizeof(Donkey) << endl;
	cout << "骡子派生类的大小为:" << sizeof(class Mule) << endl;   //这里内存比原来的菱形继承变大了4个字节,是因为虚基表指针的
	mule.Age = 10;   //进行了虚继承,这里就不会出现指代不明确的问题。
	return 0;
}

 运行结果:【Visual Studio工具下运行结果】

马科的大小为:4
马类的大小为:16
驴类的大小为:16
骡子派生类的大小为:24

 运行结果:【32位linux下g++编译执行的结果】

马科的大小为:4
马类的大小为:8
驴类的大小为:8
骡子派生类的大小为:12

结果解释:

  • 两种编译的标准不同,因此产生的结果不同。
  • 对32位linux下g++编译执行的结果进行解释:

5、总结

在编写面向对象程序时,能使用单一继承尽量不使用多继承。首先,可能会造成成员名称重复的问题。其次,可能会产生菱形继承的问题,导致二义性和内存浪费。

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