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詳解C++中菱形繼承的原理與解決方法

更新時(shí)間：2023年02月01日 11:44:26 作者：謎一樣的男人1

C++中的菱形繼承是多繼承的一種特殊情況，本文將通過海里帶大家了解一下菱形繼承形成的原因以及想應(yīng)的解決方法，感興趣的可以了解一下

菱形繼承形成原因

多繼承，呈菱形狀

菱形繼承代碼:

class A 
{
public:
    A() {}
    int _a ;
};
class B :public A 
{
public:
    //會(huì)存在父的int a;
    B() {}
    int _b ;
};
class C :public A 
{
public:
   //會(huì)存在父的int a;
    C() {}
    int _c ;
};
class D :public B,public C 
   
{
public:
   //會(huì)存在父的int a;    問題來了這個(gè)a是  父親b中的a 還是 父親c中的a -- 二義性;
    
   //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;//報(bào)錯(cuò)  提示b.a具有二義性
    return 0;

}

出現(xiàn)二義性變量的內(nèi)存布局

可以看到上圖中紫色框兩部分,是出現(xiàn)二義性的兩份A::_a變量,編譯器無法自主確定需要用哪一個(gè)，可以d::A_a 或者 d::B_a這樣使用;

應(yīng)對(duì)方案

虛繼承 vitrual

vitrual修飾使派生類出現(xiàn)二義性的父類繼承部分（菱形的腰部）

class A 
{
public:
    A() {}
    int _a ;
};
class B :virtual public A //virtual修飾
{
public:
    //父的int a;
    B() {}
    int _b;
};
class C :virtual public A  //virtual修飾
{
public:
   //父的int a;
    C() {}
    int _c ;
};
class D :public B,public C 
   
{
public:

    //自己的 int a;（二義性的父親繼承經(jīng)virtual修飾）
   //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;//沒問題，輸出2，這個(gè)2是D類成員通過繼承，使得d自己獨(dú)有且只有一份的 A::_a成員變量;
    return 0;
}

解決二義性變量內(nèi)存布局–虛基表

可以看到原先存放兩個(gè)二義性數(shù)據(jù)A::a和B::a的位置，變成了一個(gè)地址？

這個(gè)兩個(gè)地址就叫虛基表指針；

通過對(duì)虛基表的進(jìn)一步內(nèi)存研究，發(fā)現(xiàn)了虛基表緊著得下一個(gè)位置存放了一個(gè)偏移量，這個(gè)偏移量是存放該虛基表指針的內(nèi)存位置，與當(dāng)前派生類獨(dú)有一份的成員變量_a之間的偏移長度;

這樣我們直接使用d::a的時(shí)候，因?yàn)楠?dú)有一份，也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)二義性的問題了;

注意，這和多態(tài)中的虛表(虛函數(shù)表兩回事)

其次，虛基表的指針，經(jīng)過測(cè)試，也是某個(gè)多繼承派生類的多對(duì)象共用的;

eg: D d1,d2; 其中d1，d2兩個(gè)對(duì)象上圖的這兩張?zhí)摶碇羔樖且粯拥?，原因很簡單，D類類型都一樣，那么某個(gè)位置起，到另一個(gè)相對(duì)位置偏移量肯定是固定的！

(同類型的虛表指針也如此，復(fù)用節(jié)省空間嘛)

感悟

繼承，多態(tài)無疑為我們創(chuàng)造了很多的價(jià)值，但是像菱形繼承這種弊端也是存在的，本質(zhì)是多繼承而引起的問題，在一些語言中禁止了多繼承的行為，總之有利有弊，雖然C++允許了多繼承，但還是盡量別寫多繼承這種模式，復(fù)雜度和出現(xiàn)問題的概率都很大;

關(guān)于代碼復(fù)用等的另一種關(guān)系-組合

繼承是每個(gè)派生類都能相對(duì)于繼承is-a的關(guān)系; 每個(gè)派生類對(duì)象都是一個(gè)基類對(duì)象; 耦合度高

// Car和BMW Car和Benz構(gòu)成is-a的關(guān)系
class Car{
    protected:
    string _colour ="白色"; // 顏色
    
    string _num ="陜ABITB";// 車牌號(hào)
};

class BMW:public Car{
    public:
    void Drive() {cout <<"好開-操控"<< end1;}
    };
    
    class Benz : public Car{
        public:
        void Drive() {cout <<"好坐-舒適"<< endl;}
        };

優(yōu)先考慮組合has-a的關(guān)系; eg: 汽車-輪胎，has-a，組合(class 輪胎作為class 車的成員嵌套) 耦合度低

// Tire和Car構(gòu)成has-a的關(guān)系

class Tiref{
    protected:
    string _brand = "Michelin";// 品牌
    size_t size = 17;// 尺寸
    
};
class Car{
    protected:
    string _colour ="白色";// 顏色
    string _num ="陜ABITO";// 車牌號(hào)
    Tire _t;// 輪胎

};

到此這篇關(guān)于詳解C++中菱形繼承的原理與解決方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++菱形繼承內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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