C++ 多重继承

多重继承与虚继承解析

一、单继承存在的问题
   假设你使用Animal类已经有一段时间后,并将类层次结构分为了鸟类和哺乳动物。Bird类包括成员函数fly,从Mammal类派生出了Horse类,Horse类包括成员函数whinny和gallop.
   现在需要一个飞马对象Pegasus:一种介于马和鸟之间的动物。它可能包含成员函数fly和whinny。这是使用单继承就会陷入困境。
   第一种解决方法:从Horse类派生出Pegasus,将fly复制到Pegasus中。这样不得不使维护人员修改fly,需要修改两处地方。但是这种方法,不能将Pegasus解释为一个
   Bird对象。
   第二种方法,将Horse类gallop方法重命名为move,然后在Pegasus中覆盖move使其完成fly工作。如
   Pegasus::move(long distance)
   {
      if(distance > veryFar)
         fly(distance);
       else
        gallop(distance);      
   }
   不足之处就是,当飞马短距离也想飞,这就不好办了。
   第三种方法,提升。将所需的函数放到类层次结构较高的位置。如果公用的方法变多了,基类就非常庞大。
   第三种方法:向下转换。把fly方法留在Pegasus中,仅当指针指向Pegasus对象时才调用它。使用dynamic_cast来检查。
二、多重继承
    语法:
    class DerivedClass : public BaseClass1,public BaseClass2
    在内存中创建DerivedClass时,两个基类都将成为Pegasus对象的组成部分。
    有多个基类需要处理的问题:
    1 如果碰巧两个基类都有同名的虚函数或数据将如何处理?完全限定法
    2 如果调用多个基类构造函数?
    CPegasus(COLOR color, bool migration, HANDS height,int age):
    CHorse(color, height,age),
    CBird(color, migration,age)
    3 如果多个基类都从同一个类派生而来又将如何呢?
    完全限定法pPeg-> CHorse::getColor()
    4 从共同基类继承,如果调用共同基类的方法
    完全限定法CHorse::getAge()

    或者虚继承


三、虚继承
    如果Horse和Bird有相同的基类,决定使用哪个方法,是随意的。不过,可以告诉C++,不想使用共同基类的两个副本,而只是想要一个共同基类的副本。可让Animal成为Horse和Bird的续基类。只需要在声明中添加关键字virtual即可,Animal不用修改。对Pegasus要做大量修改。

      虚继承2                      虚继承1
    通常,类的构造函数只初始化自己的变量及其基类,但虚继承的基类例外,它们由最后的派生类进行初始化。因此,Animal不是由Horse和Bird初始化,而是由Pegasus初始化。Horse和Bird必须在其构造函数初始化Animal,但是创建Pegasus对象时,这些初始化被忽略了。
    class CHorse:virtual public CAnimal
    class CBird:virtual public CAnimal
    CPegasus(COLOR color, bool migration, HANDS height,int age):CHorse(color, height,age),
    CBird(color, migration,age),CAnimal(age*2)

四、多重继承存在的问题
    开发多继承类层次结构比开发单继承层次结构更困难且风险更大,且调试难度较大。诸如Java和C#等语言都不支持多重继承。
五、混合(功能)类   
    在多重继承和单继承之间的一种折中方案是使用混合类(mixin)。混合类增加专用功能而不会增加大量方法或数据的类。
    功能类与其他类的唯一区别是:功能类没有或只有很少的数据。

### C++多重继承的使用方法与问题解决方案 #### 一、多重继承的基本概念 C++允许多重继承,即一个派生类可以有多个基类。这种特性允许程序员通过组合不同的功能模块来构建复杂的类结构[^2]。 ```cpp class Base1 { public: void funcBase1() { std::cout << "Function from Base1\n"; } }; class Base2 { public: void funcBase2() { std::cout << "Function from Base2\n"; } }; class Derived : public Base1, public Base2 {}; // 多重继承 ``` 上述代码展示了如何定义一个多继承的类`Derived`,它同时继承自`Base1`和`Base2`。 --- #### 二、多重继承可能引发的问题 ##### 1. **同一个对象的不同地址** 当存在多条路径到达同一基类时,可能会导致该基类被多次实例化,从而使得同一个对象具有不同的地址。 ##### 2. **数据冗余** 如果两个基类共享某些成员变量或函数,则可能导致重复的数据存储,增加内存开销并降低效率。 ##### 3. **虚函数表冲突** 在多重继承的情况下,编译器会为每个基类创建独立的虚函数表(vtable)。这可能导致复杂性和性能下降。 --- #### 三、菱形继承问题及其解决办法 ##### 1. **什么是菱形继承?** 菱形继承是指在一个多重继承体系中,派生类通过两条或多条路径间接继承了相同的基类。这种情况容易造成歧义和资源浪费[^1]。 示例: ```cpp class A {}; class B : public A {}; class C : public A {}; class D : public B, public C {}; // 菱形继承 ``` 在此例子中,`D`通过`B`和`C`两次继承了`A`,因此会出现两份`A`的副本。 ##### 2. **虚拟继承的作用** 为了消除菱形继承带来的问题,C++引入了虚拟继承的概念。通过声明基类为虚基类,可以确保无论有多少条路径通向该基类,在最终的对象模型中只保留一份唯一的拷贝。 修改后的代码如下: ```cpp class A {}; class B : virtual public A {}; class C : virtual public A {}; class D : public B, public C {}; // 正确处理菱形继承 ``` 此时,即使`D`仍然从`B`和`C`继承而来,但由于两者都采用了虚拟继承方式,所以整个系统只会维护单一版本的`A`。 --- #### 四、同名函数引起的二义性问题及解决方案 ##### 1. **问题描述** 当两个基类拥有相同名称的方法时,直接调用这些方法会导致编译错误,因为编译器无法判断具体应该选用哪一个实现[^3]。 示例: ```cpp class Parent1 { public: void print() { std::cout << "Parent1's Print Function.\n"; } }; class Parent2 { public: void print() { std::cout << "Parent2's Print Function.\n"; } }; class Child : public Parent1, public Parent2 {}; int main() { Child obj; obj.print(); // 编译错误:二义性 } ``` ##### 2. **解决策略** 可以通过作用域解析运算符显式指定要调用的具体父类方法: 修正版代码: ```cpp obj.Parent1::print(); // 明确指向Parent1的实现 obj.Parent2::print(); // 明确指向Parent2的实现 ``` 或者也可以在子类内部重新定义此方法以覆盖原有行为,并提供统一接口给外部使用者访问。 --- ### 总结 多重继承虽然强大但也伴随着诸多挑战,合理运用诸如虚拟继承等机制能够有效规避潜在风险;而对于因命名冲突所造成的困扰则需借助于明确的作用域指示加以化解[^1]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值