C++（20）：多重继承与虚继承

news2025/1/21 9:34:00

多重继承 是指从多个直接基类中产生派生类的能力。多重继承的派生类继承了所有父类的属性。

多重继承

在派生类的派生列表中可以包含多个基类：

class Bear : public zooAnimal {
class Panda : public Bear, public Endangered{/* ...*/};

每个基类包含一个可选的访问说明符。如果说明符被忽略掉了，则关键字class对应的默认访问说明符是private，关键字struct对应的是public。

多重继承的派生列表只能包含已经被定义过的类，而且这些类不能是final的。

多重继承的派生类从每个基类中继承状态

在多重继承关系中，派生类的对象包含有每个基类的子对象。
在这里插入图片描述

派生类构造函数初始化所有基类

构造一个派生类的对象将同时构造并初始化它的所有基类子对象。
与从一个基类进行的派生一样，多重继承的派生类的构造函数初始值也只能初始化它的直接基类。

//显式地初始化所有基类
Panda::Panda(std::string name, bool onExhibit)
	:Bear(nane,onExhibit，"Panda"), Endangered(Endangered::critical) {	}
//隐式地使用Bear的默认构造函数初始化Bear子对象
Panda::Panda()
	:Endangered (Endangered::critical){	}

派生类的构造函数初始值列表将实参分别传递给每个直接基类。
其中基类的构造顺序与派生列表中基类的出现顺序保持一致，而与派生类构造函数初始值列表中基类的顺序无关。

析构函数与多重继承

派生类的析构函数只负责清除派生类本身分配的资源，派生类的成员及基类都是自动销毁的。合成的析构函数体为空。
析构函数的调用顺序正好与构造函数相反。

多重继承的派生类的拷贝与移动操作

与只有一个基类的继承一样，多重继承的派生类如果定义了自己的拷贝/赋值构造函数和赋值运算符，则必须在完整的对象上执行拷贝、移动或赋值操作。
只有当派生类使用的是合成版本的据拷贝、移动或赋值成员时，才会自动对其基类部分执行这些操作。在合成的拷贝控制成员中，每个基类分别使用自己的对应成员隐式地完成构造、赋值或销毁等工作。

类型转换与多个基类

在只有一个基类的情况下，派生类的指针或引用能自动转换成一个可访问基类的指针或引用。
可以令某个可访问基类的指针或引用直接指向一个派生类对象。

基于指针类型或引用类型的查找

与只有一个基类的继承一样，对象、指针、引用的静态类型决定了能够使用哪些成员。
如果使用了基类 Base1 的指针，则只有定义在 Base1 中的操作是可以使用的。

在ZooAnimal/Endangered中定义的虚函数

在这里插入图片描述

多重继承下的类作用域

在只有一个基类的情况下，派生类的作用域嵌套在直接基类和间接基类的作用域中。
查找过程沿着继承体系自底向上进行，直到找到所需的名字。派生类的名字将隐藏基类的同名成员。

当一个类拥有多个基类时，有可能出现派生类从两个或更多基类中继承了同名成员的情况。此时，不加前缀限定符直接使用该名字将引发二义性。

虚继承

尽管在派生列表中同一个基类只能出现一次，但实际上派生类可以多次继承同一个类。派生类可以通过它的两个直接基类分别继承同一个间接基类，也可以直接继承某个基类，然后通过另一个基类再一次间接继承该类。

在默认情况下，派生类中含有继承链上每个类对应的子部分。如果某个类在派生过程中出现了多次，则派生类中将包含该类的多个子对象。

虚派生只影响从指定了虚基类的派生类中进一步派生出的类，它不会影响派生类本身。

当包含多个基类的子对象时，访问基类的成员会出现二义性问题。

指定虚基类的方式是在派生列表中添加关键字virtual：

//关键字public和virtual的顺序随意
class Raccoon : public virtual ZooAnimal{/* ...*/];
class Bear : virtual public ZooAnimal{/*...*/ };

virtual说明符表明了一种愿望，即在后续的派生类当中共享虚基类的同一份实例。

不论基类是不是虚基类，派生类对象都能被可访问基类的指针或引用操作。

虚基类（Virtual Base Class）的成员在派生类中的可见性遵循以下规则：

1. 虚基类的成员在最终派生类中是可见的：虚基类的成员在最终继承自虚基类的派生类中是可见的，可以直接访问。这是虚基类的主要目的之一，确保只有一个实例（子对象）存在，因此其成员不会重复出现。
2. 如果虚基类的成员在派生类中产生二义性，需要使用限定符解决：如果虚基类的成员在最终派生类中产生了名称冲突或二义性，可以使用限定符来指定要访问的虚基类的成员。

class Base {
public:
    int data;
};

class VirtualBase : public virtual Base {
};

class Derived1 : public VirtualBase {
};

class Derived2 : public VirtualBase {
};

class MostDerived : public Derived1, public Derived2 {
public:
    void AccessData() {
        // 通过限定符指定要访问的虚基类成员
        int value = VirtualBase::data;
    }
};