一文讀懂C++中的繼承之菱形繼承(案例分析)
前言
我們上一篇說了世間萬物都有一個(gè)繼承體制,或多或少子類繼承了父類的某些特征,但大多都是單向繼承,但是就有些特例他就是多繼承,比如:

我們從圖片中就可以看到,兩棲動(dòng)物它既繼承了水生動(dòng)物的一部分特性,也繼承了陸地動(dòng)物的一些特性,那么我們的代碼,會(huì)不會(huì)也會(huì)有這種多繼承現(xiàn)象呢,我們一起來看一下。
提示:以下是本篇文章正文內(nèi)容,下面案例可供參考
一、什么是多繼承?
1.單繼承
我們來看一個(gè)圖先了解一下單繼承,再看有什莫區(qū)別

也就是說,一個(gè)子類只有一個(gè)直接父類時(shí)稱這個(gè)繼承關(guān)系為單繼承
2.多繼承

我們把 一個(gè)子類有兩個(gè)或以上直接父類時(shí)稱這個(gè)繼承關(guān)系為多繼承
我們看一下代碼,看看多繼承中存在哪些問題。
//基類A
class A
{
public:
A() :m_data(1)
{
}
~A(){}
public:
int m_data; //同名變量
};
//基類B
class B
{
public:
B() :m_data(1)
{
}
~B(){}
public:
int m_data; //同名變量
};
class C : public A, public B
{
};
int main()
{
C Data;
//Data.m_data = 10; //錯(cuò)誤, 提示指向不明確 不能夠分辨m_data到底是誰的
//只有通過域成員運(yùn)算符給其明確指出才可以訪問,
Data.A::m_data = 5;
Data.B::m_data =10;
std::cout << Data.A::m_data << " " << Data.B::m_data << std::endl;
return 0;
}
通過上面的代碼我們明顯看的出,多繼承體系中存在二義性問題。指如果有同名的數(shù)據(jù)成員 那么就無法直接通過變量名進(jìn)行讀取,需要通過域(::)成員運(yùn)算符進(jìn)行區(qū)分
就好像一個(gè)人說 去給老師送個(gè)東西去,那么多老師,你無法確定他所指的是哪一個(gè)老師,必須指名道姓,我們才可以區(qū)分。一個(gè)道理
二、菱形繼承
我們先來畫張圖,理解一下什么叫做菱形繼承

我們把這種繼承類型叫做菱形繼承。
那么這種繼承體制,又會(huì)出現(xiàn)什么樣的問題呢?我們通過下面的代碼具體看一下。
// 菱形繼承 菱形繼承是多繼承的一種特殊情況。
//菱形繼承的問題:從下面的對象成員模型構(gòu)造,可以看出菱形繼承有數(shù)據(jù)冗余和二義性的問題。
class A
{
public:
int m_a = 1;
};
class B :public A
{
public:
int m_b = 2;
};
class C :public A
{
public:
int m_c = 3;
};
class D :public B, public C
{
public:
int m_d = 4;
};
void main()
{
D d;
d.m_d = 40;
d.m_c = 30;
d.m_b = 20;
//.m_a = 10;// 二義性
// 不能夠訪問 因?yàn)锽 和C分別繼承了A的m_a
//但是D 繼承了B和C的m_a 所以D不能夠分辨m_a到底是誰的
d.B::m_a = 100;
d.C::m_a = 200;
// 這樣的話 就造成了m_a 有兩個(gè)空間 一個(gè)B的100 一個(gè)C的200
}

我們根據(jù)上面的情況不難看出,菱形繼承中也存在數(shù)據(jù)的二義性,這里的二義性是由于他們間接都有相同的基類導(dǎo)致的。 這種菱形繼承除了帶來二義性之外,還會(huì)有有數(shù)據(jù)冗余浪費(fèi)內(nèi)存空間。
何為空間浪費(fèi),數(shù)據(jù)冗余,我們畫圖展示一下。

那么該怎樣解決這種問題,
1.虛基類的引入
C++中引入了虛基類,其作用是 在間接繼承共同基類時(shí)只保留一份基類成員。
我么看一下代碼
class A
{
public:
int m_a = 1;
};
class B :virtual public A
{
public:
int m_b = 2;
};
class C :virtual public A
{
public:
int m_c = 3;
};
class D :public B, public C
{
public:
int m_d = 4;
};
void main()
{
D d;
d.m_d = 40;
d.m_c = 30;
d.m_b = 20;
d.m_a = 100;// 讓B C虛擬繼承 A 加關(guān)鍵字virtual
}

我們可以看到很好解決了二義性和數(shù)據(jù)冗余的問題,那么它是具體怎么來做的,
2.虛基表的引入
這里是通過了B和C的兩個(gè)指針,指向的一張表。這兩個(gè)指針叫虛基表指針,這兩個(gè)表叫虛基表。虛基表中存的偏移量。通過偏移量可以找到了A。
具體我們畫一張圖

這里的B C就像兩個(gè)人分別在兩個(gè)不同的地方,但是都要去A這個(gè)地方,保存了A的地址,那么就可以用地圖去導(dǎo)航,但是因?yàn)閮蓚€(gè)人所在的地方不一樣,所以到A的距離肯定也會(huì)不一樣,也就是A的偏移量肯定會(huì)不一樣(這樣說會(huì)比較好理解一點(diǎn))。
總結(jié)
很多人說C++語法復(fù)雜,其實(shí)多繼承就是一個(gè)體現(xiàn)。有了多繼承,就存在菱形繼承,有了菱形繼承就有 菱形虛擬繼承,底層實(shí)現(xiàn)就很復(fù)雜。所以一般不建議設(shè)計(jì)出多繼承,一定不要設(shè)計(jì)出菱形繼承。否則在復(fù)雜度上就有問題并且菱形繼承虛繼承也帶來了性能上的損耗(因?yàn)槎嚅_了地址來存放偏移量)。
到此這篇關(guān)于C++中的繼承之菱形繼承的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++繼承之菱形繼承內(nèi)容請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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