C++的虚基类

虚基类

　当在多条继承路径上有一个公共的基类,在这些路径中的某几条汇合处,这个公共的基类就会产生多个实例(或多个副本),若只想保存这个基类的一个实例,可以将这个公共基类说明为

  

虚基类

虚基类.

　　在继承中产生歧义的原因有可能基类是继承类继承了基类多次，从而产生了多个拷贝，即不止一次的通过多个路径继承类在内存中创建了基类成员的多份拷贝。虚的基本原则是在内存中只有基类成员的一份拷贝。这样，通过把基类继承声明为虚拟的，就只能继承基类的一份拷贝，从而消除歧义。用virtual限定符把基类继承说明为虚拟的。

　　classx1:virtual public x

　　{

　　//……

　　};

　　classx2:virtual public x

　　{

　　//……

　　};

虚基类的初始化

虚基类的初始化与一般多继承的初始化在语法上是一样的,但构造函数的调用次序不同.

　　派生类构造函数的调用次序有三个原则:

　　(1)虚基类的构造函数在非虚基类之前调用;

　　(2)若同一层次中包含多个虚基类,这些虚基类的构造函

  

 

 

虚基类和非虚基类的区别

数按它们说明的次序调用;

　　(3)若虚基类由非虚基类派生而来,则仍先调用基类构造函数,再调用派生类的构造函数.

 

使用虚继承

看下面这个例子

为什么要引入虚拟继承？

　　虚拟继承在一般的应用中很少用到，所以也往往被忽视，这也主要是因为在C++中，多重继承是不推荐的，也并不常用，而一旦离开了多重继承，虚拟继承就完全失去了存在的必要（因为这样只会降低效率和占用更多的空间，关于这一点，我自己还没有太多深刻的理解，有兴趣的可以看网络上白杨的作品《RTTI、虚函数和虚基类的开销分析及使用指导》，说实话我目前还没看得很明白，高人可以指点下我）。

一个例子

　　以下面的一个例子为例：

　　#include <iostream.h>

　　#include <memory.h>

　　class CA

　　{

　　int k; //如果基类没有数据成员，则在这里多重继承编译不会出现二义性

　　public:

　　void f() {cout << "CA::f" << endl;}

　　};

　　class CB : public CA

　　{

　　};

　　class CC : public CA

　　{

　　};

　　class CD : public CB, public CC

　　{

　　};

　　void main()

　　{

　　CD d;

　　d.f();

　　}

　　当编译上述代码时，我们会收到如下的错误提示：

　　error C2385: 'CD::f' is ambiguous

　　即编译器无法确定你在d.f()中要调用的函数f到底是哪一个。这里可能会让人觉得有些奇怪，命名只定义了一个CA::f，既然大家都派生自CA，那自然就是调用的CA::f，为什么还无法确定呢？

　　这是因为编译器在进行编译的时候，需要确定子类的函数定义，如CA::f是确定的，那么在编译CB、CC时还需要在编译器的语法树中生成CB::f，CC::f等标识，那么，在编译CD的时候，由于CB、CC都有一个函数f，此时，编译器将试图生成这两个CD::f标识，显然这时就要报错了。（当我们不使用CD::f的时候，以上标识都不会生成，所以，如果去掉d.f()一句，程序将顺利通过编译）

　　要解决这个问题，有两个方法：

　　1、重载函数f()：此时由于我们明确定义了CD::f，编译器检查到CD::f()调用时就无需再像上面一样去逐级生成CD::f标识了；

　　此时CD的元素结构如下：

　　|CB(CA)|

　　|CC(CA)|

　　故此时的sizeof(CD) = 8;（CB、CC各有一个元素k）

　　2、使用虚拟继承：虚拟继承又称作共享继承，这种共享其实也是编译期间实现的，当使用虚拟继承时，上面的程序将变成下面的形式：

　　#include <iostream.h>

　　#include <memory.h>

　　class CA

　　{

　　int k;

　　public:

　　void f() {cout << "CA::f" << endl;}

　　};

　　class CB : virtual public CA //也有一种写法是class CB : public virtual CA

　　{ //实际上这两种方法都可以

　　};

　　class CC : virtual public CA

　　{

　　};

　　class CD : public CB, public CC

　　{

　　};

　　void main()

　　{

　　CD d;

　　d.f();

　　}

　　此时，当编译器确定d.f()调用的具体含义时，将生成如下的CD结构：

　　|CB|

　　|CC|

　　|CA|

　　同时，在CB、CC中都分别包含了一个指向CA的虚基类指针列表vbptr（virtual base table pointer），其中记录的是从CB、CC的元素到CA的元素之间的偏移量。此时，不会生成各子类的函数f标识，除非子类重载了该函数，从而达到“共享”的目的（这里的具体内存布局，可以参看钻石型继承内存布局，在白杨的那篇文章中也有）。

　　也正因此，此时的sizeof(CD) = 12（两个vbptr + sizoef(int)）;

　　另注：

　　如果CB，CC中各定义一个int型变量，则sizeof(CD)就变成20(两个vbptr + 3个sizoef(int)

　　如果CA中添加一个virtual void f1(){}，sizeof(CD) = 16（两个vbptr + sizoef(int)+vptr）;

　　再添加virtual void f2(){}，sizeof(CD) = 16不变。原因如下所示：带有虚函数的类，其内存布局上包含一个指向虚函数列表的指针（vptr），这跟有几个虚函数无关。

 

在使用虚基类时要注意：　　

      (1) 一个类可以在一个类族中既被用作虚基类，也被用作非虚基类。

　　(2) 在派生类的对象中，同名的虚基类只产生一个虚基类子对象，而某个非虚基类产生各自的子对象。

　　(3) 虚基类子对象是由最派生类的构造函数通过调用虚基类的构造函数进行初始化的。

　　(4) 最派生类是指在继承结构中建立对象时所指定的类。

　　(5) 派生类的构造函数的成员初始化列表中必须列出对虚基类构造函数的调用；如果未列出，则表示使用该虚基类的缺省构造函数。

　　(6) 从虚基类直接或间接派生的派生类中的构造函数的成员初始化列表中都要列出对虚基类构造函数的调用。但只有用于建立对象的最派生类的构造函数调用虚基类的构造函数，而该派生类的所有基类中列出的对虚基类的构造函数的调用在执行中被忽略，从而保证对虚基类子对象只初始化一次。

　　(7) 在一个成员初始化列表中同时出现对虚基类和非虚基类构造函数的调用时，虚基类的构造函数先于非虚基类的构造函数执行。

 

 

 

 

虚析构函数

   虚析构函数是为了解决这样的一个问题：基类的指针指向派生类对象，并用基类的指针删除派生类对象。

　　如果某个类不包含虚函数，那一般是表示它将不作为一个基类来使用。当一个类不准备作为基类使用时，使析构函数为虚一般是个坏主意。因为它会为类增加一个虚函数表，使得对象的体积翻倍，还有可能降低其可移植性。

　　所以基本的一条是：无故的声明虚析构函数和永远不去声明一样是错误的。实际上，很多人这样总结：当且仅当类里包含至少一个虚函数的时候才去声明虚析构函数。

　　抽象类是准备被用做基类的，基类必须要有一个虚析构函数，纯虚函数会产生抽象类，所以方法很简单：在想要成为抽象类的类里声明一个纯虚析构函数。

 

看下面的代码例子

 

 #include<iostream>
 using namespace std;
 class A
 {
 public:
     A()
     {
         cout<<"A 构造函数"<<endl;
     }
     virtual ~A()
     {
         cout<<"A 析构函数"<<endl;
     }
 };
 class C
 {
 public:
     C()
     {
         cout<<"C 构造函数"<<endl;
     }
      ~C()
     {
         cout<<"C 析构函数"<<endl;
     }
 };
 class B:public A
 {
 public:
     B()
     {
         cout<<"B 构造函数"<<endl;
     }
     ~B()
     {
         cout<<"B 析构函数"<<endl;
     }
     C c;
 };
 void main()
 {
     A *p=new B();
     delete p;
     system("pause");
 }

运行结果如下

如果把A的析构函数去掉virtual 关键字

运行结果如下

此时删除基类的指针时候，实际上只调用了基类的析构函数，如果子类里面有动态申请的空间，那么对象就没有删除干净。

同样的如果B的析构函数也声明为虚析构函数，A的也是，运行结果和第一个一样