【C++】浅谈虚继承

C++——浅谈虚继承

问题1：什么是虚继承？为什么要虚继承？

   虚继承 ：是面向对象编程中的一种技术，是指一个指定的基类，在继承体系结构中，将其成员数据实例共享给从这个基类型直接或间接派生的其它类。虚拟继承是多重继承中特有的概念。虚拟基类是为解决多重继承而出现的。

概念可能不是那么好理解 ，那么我们看如下案例：

  上述案例中，羊与骆驼是分别是动物的2个派生类，2者之间都继承了动物的数据和函数，而羊驼又分别继承了羊与骆驼的数据，也就是继承了2分数据如下代码：

#include
#include
using namespace std;

class Animal
{
public:
	int M_age ;
    void func(){cout<<"Animal::func"<

  上述案例是一个菱形继承，那么什么是菱形继承呢？

菱形继承：两个派生类继承同一个基类而又有某个类同时继承两个派生类。该继承被称为菱形继承，或者钻石继承

上述继承存在的问题：

​  1.羊和驼都继承了动物的数据和函数，当Sheeptuo调用函数或者数据时会产生二义性

  2.Sheeptuo继承了两份数据，我们实际只需要一份数据，浪费存储空间

  问题1中二义性可以使用作用域，指定调用哪个基类方式解决，那么重复继承怎么解决，因此我们引入虚基类,如下代码：

#include
#include
using namespace std;

class Animal
{
public:
	int M_age ;
    void func(){cout<<"Animal::func"<

  我们在Sheep与Tuo类的继承方式即public前加virtual关键字，则Sheep与Tuo采用虚继承方式继承Animal，Animal被称为虚基类，此时st可以直接调用M_age和func()，没问题，运行上述代码结果如下：

  从结果中可以看出有3个20，可见我们的3个类对象共同操作一份数据，符合实际需求那么其内部又是如何实现的呢？

问题2：虚继承实现原理

  这里先说一个工具，叫做开发人员命令提示符如下图，在你安装的vs文件夹下，或者直接开始->所有程序->找到你所装版本的vs文件，点击->发人员命令提示符,就ok了。

1.打开 开发人员命令提示符  2.定位到当前你工程所在文件的磁盘，（我是在桌面放的 ） 输入方式 C:   3.输入 cd+空格+当前工程所在目录 + 回车 ，(图A)  4.输入dir+回车(图B)  5.输入 cl /d1 reportSingleClassLayout+类名+空格 +（xxx.cpp） 例如cl /d1 reportSingleClassLayoutSheeptuo test.cpp 回车 (见图C)

​                 A . cd+空格+当前工程所在目录

​                   B. dir+回车

​           C. cl /d1 reportSingleClassLayout+类名+空格 +（xxx.cpp）

​                  D  没有虚继承之前

  从C、D布局图可以看出编译器为我们的对象加了一个vbptr（virtual base pointer），vbptr指向一张表，这张表（虚基类表vbtable）保存了当前的虚指针相对于虚基类的首地址偏移量。

  Sheeptuo派生于Sheep与Tuo，继承了两个基类的vbptr指针，并调整了vbptr与虚基类的首地址的偏移量

内部实现

1.找到Sheep的偏移操作量 ：
  首先取到st的地址 &st，然后其内部步长为（int*） &st，现在还没找到Sheep的虚基类表，在取星*（int*） &st

  找到Sheep的虚基类表的第一个位置，再告诉表内步长 (int * )* (int * )&st，然后(int * )* (int* )&st+1找到第一个位置，最后在整体强转为（int* ）再取* 最终形式为* (int* )((int* )* (int* )&st + 1),执行此代码，结果显示8

cout<<*(int*)((int*)*(int*)&st + 1) << endl;

Tuo的偏移操作量为
  执行结果为4， 更印证了sizeof（Sheeptuo）大小为12。

2.输出M_age：

通过Sheep找到M_age，st取地址将其强转为（cahr*）（步长为1），那么（char* ）&st为0，再加上Sheep的偏移量（char* ）&st+（* (int* )((int* )* (int* )&st + 1)），此时其类行为（Animal* ），将其强转为（Animal* ）（（char* ）&st+（* (int* )((int* )* (int* )&st + 1)））并指向M_age:将其输出，结果为20

3:总结

  1.虚继承可以解决二义性问题，解决重复继承问题，节省内部存储空间

  2.虚继承只能解决具备公共祖先的多继承所带来的二义性问题，不能解决没有公共祖先的多继承，可参见如下（https://www.jianshu.com/p/ab96f88e5285）