C++面向对象-21-多继承语法和菱形继承问题

川长思鸟来 2023-03-14 08:17 88阅读 0赞

本篇来学习下C++中的多继承，一般来说多继承不建议使用，因为会很容易带来问题。项目中使用的话，需要注意。还有一个菱形继承和菱形继承带来的问题和如何解决。

**1.多继承的语法**

C++中支持多继承，例如有两个父类Base1和Base2，一个子类Sun, 现在子类要同时继承两个父类，语法格式如下

多继承语法格式：class 子类 : 继承方式 父类1， 继承方式 父类2

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Base1
    {
    
    public:
        int m_A = 100;
    };
    
    class Base2
    {
    
    public:
        int m_A = 200;
    };
    
    class Sun : public Base1, public Base2
    {
    public:
        int m_C = 20;
        int m_D = 40;
    };
    
    void test01()
    {
        Sun s;
        cout << "到底是哪一个父类中的m_A:" << s.m_A << endl;
    	
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
    }

上面代码在test01中这种写法是不对，编译器会报错。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

因为编译器不知道这行代码是想调用Base1这个父类中的m\_A还是 Base2这个父类中的m\_A.

2.多继承问题解决

![20200516212210798.png][]

这种情况就需要添加作用域来解决。实际工作中，如果要继承多个父类，有时候不同父类是不同人员开发的，很有可能存在同名的成员变量和函数，这个时候就需要小心通过这种添加作用域的方式来访问成员属性和方法。

3.菱形继承

菱形继承的概念：

1）两个派生类继承同一个基类

2）又有某一个类同时继承这两个派生类

这种继承关系叫菱形继承，也叫钻石继承。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

上图四张图中心点，分别用线段连接起来就像一个菱形，所以这种继承关系叫菱形继承。

4.菱形继承的问题

把上面这个羊驼的例子用代码继承写出来，然后看看有什么问题

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //动物基类
    class Animal{
    public:
        int m_Age;
    };
    
    //羊类
    class Sheep : public Animal{};
    
    //驼类
    class Camel : public Animal{};
    
    //羊驼类
    class SheepCamel : public Sheep, public Camel{};
    
    
    void test01()
    {
        SheepCamel sc;
        sc.m_Age = 18;
    	
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
    }

其中在sc.m\_Age = 18这行会报错，遇到了前面多继承的问题，编译器提示，不明确的错误。根据前面多继承问题的解决方法，我们需要添加作用域，也就是分别给羊下m\_Age赋值，和驼下m\_Age赋值。

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //动物基类
    class Animal{
    public:
        int m_Age;
    };
    
    //羊类
    class Sheep : public Animal{};
    
    //驼类
    class Camel : public Animal{};
    
    //羊驼类
    class SheepCamel : public Sheep, public Camel{};
    
    
    void test01()
    {
        SheepCamel sc;
        sc.Sheep::m_Age = 18;
        sc.Camel::m_Age = 28;
    
        cout << "sc.Sheep::m_Age = " << sc.Sheep::m_Age << endl;
        cout << "sc.Camel::m_Age = " << sc.Camel::m_Age << endl;
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
    }

运行输出

sc.Sheep::m_Age = 18
    sc.Camel::m_Age = 28
    Press any key to continue . . .

解决了m\_Age不明确的报错，现在问题又来了。就是这是继承，但是m\_Age有两份数据，我们认为这个数据是重复，浪费了内存开销。实际上，我们只需要一份m\_Age这个数据就可以，下面可以使用关键字virtul，使用虚继承方式解决数据重复的问题。

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //动物基类
    class Animal{
    public:
        int m_Age;
    };
    
    //羊类
    class Sheep : public virtual Animal{};
    
    //驼类
    class Camel : public virtual Animal{};
    
    //羊驼类
    class SheepCamel : public Sheep, public Camel{};
    
    
    void test01()
    {
        SheepCamel sc;
        sc.Sheep::m_Age = 18;
        sc.Camel::m_Age = 28;
    
        cout << "sc.Sheep::m_Age = " << sc.Sheep::m_Age << endl;
        cout << "sc.Camel::m_Age = " << sc.Camel::m_Age << endl;
        //使用虚继承之后，还可以使用下面方式访问m_Age
        cout << "使用虚继承，直接子类对象访问" << sc.m_Age << endl;
    }
    
    int main()
    {
        test01();
        system("pause");
    }

注意上面代码中，在羊类和驼类继承Animal类中，使用了虚继承，关键字是virtual。本篇暂时不讨论这个virtual的知识，使用了虚继承之后，在test01中，分别对羊和驼的成员属性m\_Age赋值，那么程序会使用最后一次赋值的值。可以看运行代码输出。

![20200517100608482.png][]

下面通过工具来看看这个继承关系，然后尝试解释一下为什么只需要一份m\_Age，这里面原理是什么。

1）先通过vs自带开发工具，查看当前继承关系

开始菜单下找到VS2015或者VS2017 下的 vs 开发人员命令提示工具，打开cd到当前cpp代码的文件夹路径

![20200517101614210.png][]

2）单类继承关系图如下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

先来解释这两个红圈单词的含义

vbptr=> virtual base pointer, 虚基类指针

vbtable => virtual base table, 虚基类表

这里面vbptr这个指针会指向vbtable

3）分支Sheep里面vbptr如何指向vbtable

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

上面三个分析步骤，分别意思是

1）Sheep这个类根据vbptr找到了上面 标注数字1旁边这个vbtable.

2)  在这个虚基表第二行，数字8表示偏移量

3）在数字3中，旁边这个0表示这个时候vbptr的偏移量是0，加上8等于8，就会找到序号为8这个m\_Age成员变量。

同理，驼类也是这三个步骤，根据vbptr加上对应偏移量在vbtable中找到了m\_Age这个成员变量。

整个过程解释了，使用同一份数据m\_Age的原理。

单独

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230312/176b86f305eb4a6f9a7fbc22849c42f1.png
[20200516212210798.png]: /images/20230312/3accc990d16a4ce29642f18a88b188eb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230312/704ea9bc9b074d299516ec2f6e85ed34.png
[20200517100608482.png]: /images/20230312/7eb04e6b83b645f8b698f732d2a3d816.png
[20200517101614210.png]: /images/20230312/7211ed8aec1e47a593bb1859f810a100.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230312/476ff56933a5406489da1df0b930f1b7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTE1NDE5NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230312/3417785a6391492292f700118698d154.png