C++菱形继承以及解决方法--虚继承虚基表

你的名字 2024-03-27 08:58 115阅读 0赞

#### 目录 ####

*   *  菱形继承形成原因
     *   *  出现二义性变量的内存布局
     *  应对方案
     *   *  虚继承 vitrual
         *  解决二义性变量内存布局--虚基表
     *  感悟
     *  关于代码复用等的另一种关系-组合

### 菱形继承形成原因 ###

多继承，呈菱形状  
![在这里插入图片描述][4af9c61816984bcb85dfac8d82ee1d83.png]

菱形继承代码:

class A 
    {
        
    public:
        A() {
        }
        int _a ;
    };
    class B :public A 
    {
        
    public:
        //会存在父的int a;
        B() {
        }
        int _b ;
    };
    class C :public A 
    {
        
    public:
       //会存在父的int a;
        C() {
        }
        int _c ;
    };
    class D :public B,public C 
       
    {
        
    public:
       //会存在父的int a;    问题来了这个a是  父亲b中的a 还是 父亲c中的a -- 二义性;
        
       //父的int b;
       //父的int c;
        D() {
        }
        int _d ;
    };
    int main()
    {
        
        
       
        D d;
        d.B::_a = 1;
        d.C::_a = 2;
        d._b = 3;
        d._c = 4;
        b._d = 5;
        cout << d._a << endl;//报错  提示b.a具有二义性
        return 0;
    
    }

#### 出现二义性变量的内存布局 ####

![在这里插入图片描述][5dd48237524b4a70b06deadc3e862638.png]

可以看到上图中紫色框两部分,是出现二义性的两份A::\_a变量,编译器无法自主确定需要用哪一个，可以d::A\_a 或者 d::B\_a这样使用;

### 应对方案 ###

#### 虚继承 vitrual ####

vitrual修饰使派生类出现二义性的父类继承部分（菱形的腰部）

class A 
    {
        
    public:
        A() {
        }
        int _a ;
    };
    class B :virtual public A //virtual修饰
    {
        
    public:
        //父的int a;
        B() {
        }
        int _b;
    };
    class C :virtual public A  //virtual修饰
    {
        
    public:
       //父的int a;
        C() {
        }
        int _c ;
    };
    class D :public B,public C 
       
    {
        
    public:
    
        //自己的 int a;（二义性的父亲继承经virtual修饰）
       //父的int b;
       //父的int c;
        D() {
        }
        int _d;
    };
    int main()
    {
        
        
        D d;
        d.B::_a = 1;
        d.C::_a = 2;
        d._b = 3;
        d._c = 4;
        b._d = 5;
        cout << d._a << endl;//没问题，输出2，这个2是D类成员通过继承，使得d自己独有且只有一份的 A::_a成员变量;
        return 0;
    }

#### 解决二义性变量内存布局–虚基表 ####

![在这里插入图片描述][adcc14efa40d4301846a6eef671df794.png]

可以看到原先存放两个二义性数据A::a和B::a的位置，变成了一个地址？

这个两个地址就叫**虚基表指针**；

通过对虚基表的进一步内存研究，发现了**虚基表紧着得下一个位置存放了一个偏移量**，这个偏移量是**存放该虚基表指针的内存位置，与当前派生类独有一份的成员变量\_a之间的偏移长度**;

这样我们直接使用d::a的时候，因为独有一份，也不会出现数据二义性的问题了;

> 注意，这和多态中的虚表(虚函数表两回事)
> 
> 其次，**虚基表的指针**，经过测试，也是某个多继承派生类的**多对象共用的**;
> 
> eg: D d1,d2; 其中d1，d2两个对象 上图的这两张虚基表指针是一样的，原因很简单，D类类型都一样，那么某个位置起，到另一个相对位置偏移量肯定是固定的！
> 
> (同类型的虚表指针也如此，复用节省空间嘛)

### 感悟 ###

继承，多态无疑为我们创造了很多的价值，但是像菱形继承这种弊端也是存在的，本质是多继承而引起的问题，在一些语言禁止了多继承的行为，总之有利有弊，虽然C++允许了多继承，但还是尽量别写多继承这种模式，复杂度和出现问题的概率都很大;

### 关于代码复用等的另一种关系-组合 ###

继承是每个派生类都能相对于继承is-a的关系; 每个派生类对象都是一个基类对象; 耦合度高

![在这里插入图片描述][c14b15d8958e44de8cabca18a21dfa36.png]

优先考虑组合has-a的关系; eg: 汽车-轮胎，has-a，组合(class 轮胎 作为class 车的成员嵌套) 耦合度低

![在这里插入图片描述][2b250a19f1234971a002d01199676447.png]

[4af9c61816984bcb85dfac8d82ee1d83.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/14db0747b3364ad2adff4c277ce18bb7.png
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