C++继承(二)：菱形继承、virtual菱形虚拟继承

目录

一、了解菱形继承

二、菱形继承的问题 

三、虚拟继承virtual

3.1virtual

3.2虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

四、总结/继承和组合 

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一、了解菱形继承

单继承：一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

 多继承：一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承

 菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况。

二、菱形继承的问题 

菱形继承的问题：从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有数据冗余和二义性的问题。

在Assistant的对象中Person成员会有两份。

class Person
{
public:
	string _name; // 姓名
};
class Student : public Person
{
protected:
	int _num; //学号
};
class Teacher : public Person
{
protected:
	int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
	// 这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
	Assistant a;
	a._name = "peter";
	// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决
	a.Student::_name = "xxx";
	a.Teacher::_name = "yyy";
}

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和 Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地

方去使用。

三、虚拟继承virtual

3.1virtual

虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在Student和

Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地

方去使用。

class Person
{
public:
	string _name; // 姓名
};
class Student : virtual public Person
{
protected:
	int _num; //学号
};
class Teacher : virtual public Person
{
protected:
	int _id; // 职工编号
};
class Assistant : public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse; // 主修课程
};
void Test()
{
	Assistant a;
	a._name = "peter";
}

3.2虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

为了研究虚拟继承原理，我们给出了一个简化的菱形继承继承体系，再借助内存窗口观察对象成

员的模型。

class A
{
public:
	int _a;
};
// class B : public A
class B : virtual public A
{
public:
	int _b;
};
// class C : public A
class C : virtual public A
{
public:
	int _c;
};
class D : public B, public C
{
public:
	int _d;
};
int main()
{
	D d;
	d.B::_a = 1;
	d.C::_a = 2;
	d._b = 3;
	d._c = 4;
	d._d = 5;
	return 0;
}

下图是 菱形继承 的内存对象成员模型：这里可以看到数据冗余：

下图是 菱形虚拟继承 的内存对象成员模型：这里可以分析出D对象中将A放到的了对象组成的最下

面，这个A同时属于B和C，那么B和C如何去找到公共的A呢？这里是通过了B和C的两个指针，指

向的一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量

可以找到下面的A。

 原理图：

四、总结/继承和组合 

1. C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱

形继承就有菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设

计出菱形继承。否则在复杂度及性能上都有问题。

2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一，很多后来的OO语言都没有多继承，如Java。

3. 继承和组合

首先在日常代码的编写过程中，经常遵循一个理念： 高内聚低耦合。

1.public继承是一种 is-a 的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象。

2.组合是一种 has-a 的关系。假设B组合了A，每个B对象中都有一个A对象。

3.优先使用对象组合，而不是类继承 。

4.继承允许你根据基类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称

为白箱复用(white-box reuse)。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的

内部细节对子类可见 。继承一定程度破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类有很

大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强，耦合度高。

5.对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象

来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复

用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。

组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被

封装。

6.实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有

些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用

继承，可以用组合，就用组合。

// Car和BMW Car和Benz构成is-a的关系
class Car {
protected:
	string _colour = "白色"; // 颜色
	string _num = "豫A88888"; // 车牌号
};

class BMW : public Car {
public:
	void Drive() { cout << "好开-操控" << endl; }
};

class Benz : public Car {
public:
	void Drive() { cout << "好坐-舒适" << endl; }
};

// Tire和Car构成has-a的关系

class Tire {
protected:
	string _brand = "Michelin";  // 品牌
	size_t _size = 17;         // 尺寸

};

class Car {
protected:
	string _colour = "白色"; // 颜色
	string _num = "豫A88888"; // 车牌号
	Tire _t; // 轮胎
};