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[C++知识库]C++ - 多重继承可能产生冗余的成员

1.C++支持编写多重继承

-> 一个子类可以拥有多个父类。

-> 子类拥有所有父类的成员变量。

-> 子类继承所有父类的成员函数。

-> 子类对象可以当作任意父类对象使用。

多重继承模板:

class Derived : public BaseA,
                public BaseB,
                public BaseC
{
    // ......
};

代码示例:多重继承

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
class BaseA
{
    int ma;
public:
    BaseA(int a)
    {
        ma = a;
    }
    int getA()
    {
        return ma;
    }
};
 
class BaseB
{
    int mb;
public:
    BaseB(int b)
    {
        mb = b;
    }
    int getB()
    {
        return mb;
    }
};
 
class Derived : public BaseA, public BaseB
{
    int mc;
public:
    Derived(int a, int b, int c) : BaseA(a), BaseB(b)  //调用两个父类构造函数
    {
        mc = c;
    }
    int getC()
    {
        return mc;
    }
    void print()
    {
        cout << "ma = " << getA() << ", "
             << "mb = " << getB() << ", "
             << "mc = " << mc << endl;
    }
};
 
int main()
{
    cout << "sizeof(Derived) = " << sizeof(Derived) << endl;    // 12
    
    Derived d(1, 2, 3);    //构造一个对象
    
    d.print();    //ma = 1 mb = 2 mc = 3
    
    cout << "d.getA() = " << d.getA() << endl;    //1
    cout << "d.getB() = " << d.getB() << endl;    //2
    cout << "d.getC() = " << d.getC() << endl;    //3
    
    cout << endl;    //换行
    
    BaseA* pa = &d;
    BaseB* pb = &d;
    
    cout << "pa->getA() = " << pa->getA() << endl;    //1
    cout << "pb->getB() = " << pb->getB() << endl;    //2
    
    cout << endl;    //换行
    
    void* paa = pa;
    void* pbb = pb;
    
    
    if( paa == pbb )
    {
        cout << "Pointer to the same object!" << endl; 
    }
    else    //执行error
    {
        cout << "Error" << endl;
    }
    
    cout << "pa = " << pa << endl;
    cout << "pb = " << pb << endl;
    cout << "paa = " << paa << endl;
    cout << "pbb = " << pbb << endl; 
    
    return 0;
}

结果:

sizeof(Derived) = 12
ma = 1, mb = 2, mc = 3
d.getA() = 1
d.getB() = 2
d.getC() = 3
 
pa->getA() = 1
pb->getB() = 2
 
Error
pa = 0xbfe7e304
pb = 0xbfe7e308
paa = 0xbfe7e304
pbb = 0xbfe7e308

分析:

BaseA* pa = &d;? BaseB* pb = &d;? 结果两个地址相差4,说明pa指向BaseA的地址,pb指向BaseB的地址,表示同一个对象有多个虚函数表。

2.多重继承可能产生冗余的成员(成员变量或者成员函数)

菱形继承:

代码示例:产生冗余的成员(成员变量或者成员函数)

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
class People
{
    string m_name;
    int m_age;
public:
    People(string name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }
    void print()
    {
        cout << "Name = " << m_name << ", "
             << "Age = " << m_age << endl;
    }
};
 
class Teacher : public People
{
public:
    Teacher(string name, int age) : People(name, age) //调用父类构造函数
    {
    }
};
 
class Student : public People
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)  //调用父类构造函数
    {
    }
};
 
class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age)
    {
    }
};
 
int main()
{
    Doctor d("Delphi", 33);
    
    d.print();
    
    return 0;
}

结果:编译错误

53-2.cpp: In constructor ‘Doctor::Doctor(std::string, int)’:
53-2.cpp:45:73: error: type ‘People’ is not a direct base of ‘Doctor’
  Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age), People(name, age)
错误:'People'类型不是一个'Doctor'直接基类  
53-2.cpp: In function ‘int main()’:
53-2.cpp:55:4: error: request for member ‘print’ is ambiguous
  d.print();
    ^
错误:请求成员'print'是不明确的操作    
53-2.cpp:17:7: note: candidates are: void People::print()
  void print()
       ^
53-2.cpp:17:7: note:                 void People::print()

分析:

d有多个print函数,编译器不知道调用哪个print函数。

可以通过作用域访问符:这样就不会出现编译错误

d.Teacher::print()
d.Student::print()   

打印结果:打印了相同的信息。

Name = Delphi, Age = 33
Name = Delphi, Age = 33    

继续测试:

class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name + "1", age+1), Student(name + "2", age + 2), People(name, age)  //直接调用顶层父类的构造函数
    {
    }
};

?结果:

Name = Delphi1, Age = 34
Name = Delphi2, Age = 35 

分析:

结果虽然没有编译错误,但是还是打印出来了两个结果,还是会产生产生冗余的成员,解决的办法就是使用虚继承的方式,子类必须直接调用顶层父类的构造函数。

代码示例:解决办法,虚继承。

#include <iostream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
class People
{
    string m_name;
    int m_age;
public:
    People(string name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }
    void print()
    {
        cout << "Name = " << m_name << ", "
             << "Age = " << m_age << endl;
    }
};
 
class Teacher : virtual public People
{
public:
    Teacher(string name, int age) : People(name, age) //调用父类构造函数
    {
    }
};
 
class Student : virtual public People
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)  //调用父类构造函数
    {
    }
};
 
class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age)
    {
    }
};
 
int main()
{
    Doctor d("Delphi", 33);
    
    d.print();
    
    return 0;
}

结果:

Name = Delphi, Age = 33

小结:

-> C++支持多重继承的编程方式。

-> 虚继承能够解决数据冗余问题,最终子类必须直接调用顶层父类的构造函数(注意)。

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