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菱形继承问题及解决方法—虚继承与虚基类（C++）

C++方法继承 问题 解决 菱形 基类
2023-06-13 09:14:07 时间

菱形继承

菱形继承的概念

两个派生类继承同一个基类，又有某个类同时继承着这两个派生类

菱形继承典型案例

这种继承带来的问题主要有两方面：

  • 羊和驼都继承了动物的类成员，当羊驼想要使用时，会产生二义性
  • 羊驼实际继承了两份来自动物的数据，但实际只需要一份

想要解决有两个思路，一是给羊驼的每一份数据加上作用域，但本质上羊驼还是继承了两份数据。二是通过虚继承的方式，使羊驼仅继承一份数据。

示例代码

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal //动物类
{
public:
    int m_Age;
};
class Sheep :public Animal{}; //羊类
class Tuo :public Animal{}; //驼类
class SheepTuo :public Sheep, public Tuo{}; //羊驼类
void test()
{
    SheepTuo st;
    st.Sheep::m_Age = 18;
    st.Tuo::m_Age = 28;

    cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
    cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;
}
int main()
{
    test();
    system("pause");
}

代码运行结果如下：

可以看到羊驼实际上存在两份数据，为了更直观的看到羊驼类的对象模型，可以借助VS自带的命令提示工具，到cpp文件存放目录后执行cl /d1 reportSingleClassLayoutSheepTuo test.cpp，其中test.cpp就是文件名，执行结果如下：

很明显羊驼从羊和驼两个父类中各自继承了一份m_Age，通过限定作用域的方式无法彻底解决这个问题，这个时候就要使用虚继承

虚继承与虚基类

具体实现为在羊类和驼类的继承前加上virtual关键词，Animal类称为虚基类 代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
class Animal //虚基类
{
public:
    int m_Age;
};
class Sheep :virtual public Animal{}; //虚继承
class Tuo :virtual public Animal{}; //虚继承
class SheepTuo :public Sheep, public Tuo{};
void test()
{
    SheepTuo st;
    st.Sheep::m_Age = 18;
    st.Tuo::m_Age = 28;

    cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
    cout << "st.Tuo::m_Age = " << st.Tuo::m_Age << endl;

    cout << "m_Age=" << st.m_Age << endl;
}
int main()
{
    test();
    system("pause");
}

此时的运行结果为：

可以看到此时可直接用st.m_Age访问类成员，说明此时羊驼类中的m_Age只有一份

再次借助VS命令提示工具查看对象模型，运行结果如下：

画的有点凌乱......

可以看出羊类和驼类中的数据只是一个虚基类指针，并未继承具体的数据，这个虚基类指针指向各自的虚基类表，而虚基类表中存在一个偏移量，通过这个偏移量再加上首地址可以找到基类中的数据，所以实际上羊驼只继承了一份数据(也就是基类中的那份)。

写的有点乱，如果看不懂的话可以移步[黑马程序员]的视频讲解，讲的相当详细，点此跳转

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