c++虚基类

拼搏现实的明天。 2022-06-17 03:18 249阅读 0赞

要介绍虚基类的作用，首先要引出多继承的概念。  
多继承（Multiple Inheritance）是指从多个直接基类中产生派生类的能力，多继承的派生类继承了所有父类的成员。  
多个基类的相互交织可能会带来错综复杂的设计问题，命名冲突就是不可回避的一个问题，所以虚基类的作用就是避免了多继承时产生命名冲突。

如图：  
![菱形继承][SouthEast]

上图的继承方式我们称为菱形继承，我们拿此图来举例说明。  
类 A 派生出类 B 和类 C，类 D 继承自类 B 和类 C，这个时候类 A 中的成员变量和成员函数继承到类 D 中变成了两份，一份来自 A–>B–>D 这条路径，另一份来自 A–>C–>D 这条路径。

所以，当我们定义D类型对象后，假如类 A 有一个成员变量 a，那么在类 D 中直接访问 a 就会产生歧义，编译器不知道它究竟来自 A –>B–>D 这条路径，还是来自 A–>C–>D 这条路径。

代码如下：

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 x;
        x.b=10;//正确
        x.c=10;//正确
        x.d=10;//正确
        x.a=10;//错误，发生冲突
    
        return 0;
    }

这段代码实现了上图所示的菱形继承，结果发生了错误，因为类 B 和类 C 中都有成员变量 a（从 A 类继承而来），编译器不知道选用哪一个，所以产生了歧义。  
解决冲突问题有两种方法:  
第一种方法，我们可以在 a 的前面指明它具体来自哪个类：  
d.B::a=10; //正确  
或  
d.C::a=10;//正确

第二种方式:  
为了解决多继承时的命名冲突和冗余数据问题，C++ 提出了虚继承，使得在派生类中只保留一份间接基类的成员。

声明虚基类的一般形式为  
class 派生类名: virtual 继承方式 基类名  
\{  
…  
\};

经过这样的声明后，当基类通过多条派生路径被一个派生类继承时，该派生类只继承该基类一次。

需要注意: 为了保证虚基类在派生类中只继承一次，应当在该基类的所有直接派生类中声明为虚基类。否则仍然会出现对基类的多次继承。

代码如下：

class A{
    public:
        int a;
    };
    
    class B: virtual public A{  //虚继承
    public:
        int b;
    };
    
    class C:virtual public A{   //虚继承
    public:
        int c;
    };
    
    class D: public B, public C{
    public:
        int d;
    };
    int main(){
        D x;
        x.b=10;//正确
        x.c=10;//正确
        x.d=10;//正确
        x.a=10;//正确
    
        return 0;
    }

这段代码使用虚继承重新实现了上图所示的菱形继承，这样在派生类 D 中就只保留了一份成员变量 a，直接访问就不会再有歧义了。

虚继承的目的是让某个类做出声明，承诺愿意共享它的基类。其中，这个被共享的基类就称为虚基类（Virtual Base Class），本例中的 A 就是一个虚基类。在这种机制下，不论虚基类在继承体系中出现了多少次，在派生类中都只包含一份虚基类的成员。

[SouthEast]: /images/20220617/582b49ed178c4240aead6c56aef1bea8.png