什么是菱形继承?
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 菱形继承由两个单继承和一个多继承复合而成,如下图,类Student和Teacher均由Person类单继承而来,Assistant类则继承自Student和Teacher。这样构成的一个菱形的继承关系称为菱形继承,也叫钻石继承
菱形继承存在的问题?
由继承的特性可知,类Student和Teacher均继承了Person类的成员,而Assistant类又继承自Student和Teacher,因此Assistant类中保存了两份由Person类继承下来的非静态成员。这样,在通过派生类对象访问最顶层基类中的成员时会存在二义性问题,且会造成数据的冗余。
- 访问二义性问题的解决方式:在要访问的Person类成员前加上类名(Student或Teacher) + 作用域限定符(::)
- 数据冗余的解决方式:采用虚拟继承
什么是虚拟继承?
虚拟继承:在继承列表中基类继承权限前加上virtual关键字
以单继承为例,在继承列表中基类继承权限前加上virtual关键字后,子类的对象模型与普通继承有所不同。虚拟继承而来的子类中第一部分为一个指向偏移量表格(虚基表)的指针,在虚基表中存储着继承自基类的成员在子类中存储的位置,以子类对象首地址的偏移量来表示;在子类对象构造时,由编译器自动填充虚基表指针和虚基表的内容,以此来确定基类的存放位置。
需要注意的是,在单继承中,我们并不需要采用虚拟继承,虚拟继承一般只用在解决菱形继承中存在的问题。
采用菱形虚拟继承,使菱形继承中最顶层基类的成员在最底层对象中只存储一份,这样就解决了访问的二义性和代码冗余的问题。 菱形虚拟继承的对象模型与多继承的对象模型基本一致,继承的基类成员依照在继承列表中的先后次序排在子类新增成员之前,不同的是,由于Student和Teacher虚拟继承自同一类,各自都在最开始多存储了虚基表指针,通过虚基表中的内容找到由最顶层基类继承下来的成员,且这些成员只有一份。
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