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C++中菱形继承的解释与处理详解_C 语言

作者：龙小更新时间： 2022-04-12 编程语言

封装，继承，多态。这是C++语言的三大特性，而每次在谈到继承时我们不可避免的要谈到一个很重要的问题——菱形继承。

派生类继承父类，同时也会继承父类中的所有成员副本，但如果在继承时一个基类同时被两个子类继承，然后一个新类又分别由上面的两个子类派生出来。这样从某种程度来说就形成了C++中的菱形继承，也可以叫做钻石继承，具体的继承形式如下图所示：

在上面的类图说，Left和Right分别派生子Top，但是Bottom又分别继承了Left和Right。继承关系也可以画成下面的方式，这样就可以更好的理解设计中存在的问题。

该类图很明确的展示了类设计中的不足之处，在试图将指向Bottom对象的指针转换成指向Top的指针时，有两个Top对象可供选择，但是编译器却明显没有那么智能，从而导致了转换过程中的二义性；同理，Bottom对象也不能直接调用Top中定义的方法，如果要使用需要提供一个Top子对象，但是从类图可知存在两个Top对象。

上面的类对应的代码为：

class Top{
public:
    int _x;
public:
    Top(int x):_x(x){};
};
class Left:public Top{
public:
    int _y;
public:
    Left(int x,int y):Top(x),_y(y){}
};
class Right:public Top{
public:
    int _z;
public:
    Right(int x,int z):Top(x),_z(z){}
};
class Bottom:public Left,public Right{
public:
    int _w;
public:
    Bottom(int x,int y,int z,int w):Left(x,z),Right(y,z),_w(w){};
};

下面实现该类的测试程序，如下所示：

int main()
{
    Bottom bf(1,2,3,4);
    cout<<sizeof(bf)<<endl;
    return 0;
}

运行结果为：20，在打印基类中的成员时编译器也会报以下错误：

既然在上面的类的设计中存在问题，在实际编程时如何避免这个问题呢？

答案是：虚基类。

虚基类给在确实需要使用菱形继承的地方提供了一个很好的解决方法，通过子类共享一个基类对象避免基类对象的二义性问题。

上面的代码修改后代码如下：

using namespace std;
class Top{
public:
    int _x;
public:
    Top(int x):_x(x){};
    virtual ~Top(){};
};
class Left:virtual public Top{
public:
    int _y;
public:
    Left(int x,int y):Top(x),_y(y){}
};
class Right:virtual public Top{
public:
    int _z;
public:
    Right(int x,int z):Top(x),_z(z){}
};
class Bottom:public Left,public Right{
public:
    int _w;
public:
    Bottom(int x,int y,int z,int w):Top(x),Left(x,y),Right(x,z),_w(w){};
};

在main函数中继续测试上述类，则可以正常输出，代码如下：

int main()
{
    Bottom bf(1,2,3,4);
    cout<<bf._x<<","<<bf._y<<","<<bf._z<<","<<bf._w<<endl;
    return 0;
}

运行结果为：

从上面的示例可以看出，在使用多进程时如果不对类进行提前规划，将可能产生菱形继承这种场景，给实际的编程带来不便。因此在实际编码时，我建议尽量减少多继承的方式更多地使用嵌套类的方式。

总结

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/OBSTK3kvjvqEpbmj8vXzpQ

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