【C++】-----继承（复杂的多继承及虚拟继承）

news2024/9/22 9:38:52

前言

一、多继承

认识

继承顺序

二、菱形继承

三、菱形虚拟继承（重难点）

认识

底层原理（细致）

四、继承与组合

五、总结

前言

在前面我们所举的例子都是单继承，就是一个子类只有一个直接父类的关系！但是这还不是C++继承的结束，只是开始，下面来了解了解C++中比较复杂的继承关系！！！

一、多继承

认识

顾名思义，就是一个子类有两个或多个直接父类的继承关系

如下：

Son2这个类既有Son1特征也有Father的特征，就像有的水果同时也是蔬菜一样！！从这个角度看,多继承的存在是合理的。。。但是会引发一个BUG---菱形继承（见下文讲解）！

继承顺序

多继承的对象模型中，一定要注意父类的继承顺序，顺序不同，在子类对象模型存储的位置也不同。

举例：

①如上图的子类Son2，其对象模型为：

对于上述模型通常会有以下思考问题

Son2 s;

Son2* p1 = &s;
Son1* p2 = &s;
Father* p3 = &s;

问针对上图的继承关系p1、p2、p3的关系是怎样的？

对于上图三个指针的关系是：p1=p2!=p3

②若上述Son2的继承关系改成如下形式，则对象模型也会方式一定的变化！

//Sons继承关系
class Son2:public Father,public Son1
{}

此时Son2的对象模型变为：

那么此时三个指针的关系就是：p1 =p3 !=p2

二、菱形继承

菱形继承是多继承的一种特殊形式，也可以理解为BUG的意思！

如下：

那么子类的D的对象模型就会变成这样子！

从上图可以看出菱形继承存在的问题：

①数据二义性

不知道要访问的是B类中的_name,还是C类的，造成二义性！！

这个问题的解决方案就是显示的指定是哪个父类的成员，如下：

②数据冗余

所谓数据冗余，就是D的对象模型中存在两份_name，这个是必然的。怎么解决？虚拟继承就可以！

三、菱形虚拟继承（重难点）

认识

虚拟继承可以很好的解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。写法就是在腰部加上virtual关键字，如上述的继承关系，在B和C的继承A时使用虚拟继承。即在继承有公共父类的时候使用！

注意：虚拟继承不要在其他地方去使用！

底层原理（细致）

先来对比一下普通的菱形继承和虚拟继承的内存模型！

普通菱形继承内存模型如下：

因此对于普通的菱形继承要访问_a,需要指明是哪个类！也可以看到数据冗余了B和C中都存同一个_a。

菱形虚拟继承的对象内存模型如下：

如果上图的内存模型可以看出：d的对象模型组成中，将A的成员变量_a放在最下面的位置，这个_a同时属于B和C的，你看到的是2，因为小编调试结束了，实际上调试过程中，是从1变到2的！这更加说明了共用的是一个_a!这样就是无需指明是具体的哪个类，很好的解决二义性和数据冗余的问题！

既然共用，那要B和C怎么去找公共的A呢？

大家可以看到B和C的内存模型分别有两个地址/指针：0x005c7b48 和 0x005c7b54(小端存储)

这两个指针实际指向的各自的两个表，叫做虚基表，指针叫做虚表指针，这个虚表里面存的是偏移量。而通过偏移量就能够找到_a了。

如：在C内存模型中0x005c7b54这个虚表指针，该虚表指针在d对象模型中的地址是0x008ff6e0，因为所指向的虚表中存的偏移量是0x0000000c，0x0000000C+0x008ff6E0=0x008ff6EC,最终得到的地址正是_a的位置。。。

B和C在内存中存储的位置又不一样，所以就需要加上偏移值！

为什么B和C要找属于自己的_a？

因为为了赋值场景呀，子类给父类赋值，不就是将属于父类的那部分切出去吗？那就要找出B/C成员中的A才能赋值过去啊！！

D d;
B b = d;
C c = d;

还需注意一个问题：使用虚拟继承时，被加上virtual关键字的类的对象模型也会改变。如上述B和C类的对象模型会和d对象模型保持一致，都是会将_a放在最下面。。

四、继承与组合

继承是is -a的关系，就是每个子类对象都是一个特殊的父类对象。
组合是has -a的关系，每一个子类对象都有一个父类对象。。

//组合，将在B中包含一个A类型的成员
class A
{
private:
	int _a;
};
class B
{
private:
	A _aa;
	int _b;
};

继承和组合都是复用的方式，实际中优先使用组合，而不是继承！
继承中，父类的内部细节对子类可见，“白箱复用”。一定程度上破坏了父类的封装，父类的改变，对子类影响大。这就导致代码之间的依赖性强，耦合度高。。
组合是继承之外的另外一种选择，组合对象的内部细节不可见，也称“黑箱复用”。代码之间依赖性并不强，你的改变并不会影响我，耦合度低。所以尽量多的去使用组合。