利用虚继承解决菱形继承(钻石继承)的问题 学习笔记

菱形继承概念:

两个派生类继承同一个基类

又有某个类同时继承两个派生类

这种继承又被称为菱形继承,或者钻石继承

定义一个基类Animal,两个派生类Sheep、Camal,SheepCame继承于两个派生类

class Animal
{
public:int m_Age;
};
class Sheep :  public Animal { };
class Camel :  public Animal { };
class SheepCamel : public Sheep, public Camel { };

void test()
{
    SheepCamel S;
    S.m_Age = 20;//报错,"SheepCamel::m_Age不明确"
}

问题(1):

当创建SheepCamel类对象,直接初始化m_Age时,会出现二义性,即不知是继承于Sheep父类还是Camel父类

若想初始化m_Age,则需要加作用域来强调继承于哪个父类

void test()
{
    SheepCamel S;
    S.Sheep::m_Age = 10;
    S.Camel::m_Age = 20;
    cout << S.Sheep::m_Age << endl; // 10
    cout << S.Camel::m_Age << endl;//  20
}

问题(2):

菱形继承中,SheepCamel子类会继承两份数据,即羊驼获得了10和20两个年龄;这造成了资源浪费,因为我们只需要一份数据,即羊驼是不应该有两个年龄的

解决方法:

利用虚继承即可解决问题。即:将共同基类设置为虚基类

虚基类的定义:class 派生类名 : virtual 继承方式 基类名

class Animal
{
public:int m_Age;
};
class Sheep : virtual public Animal { };
class Camel : virtual public Animal { };
class SheepCamel : public Sheep, public Camel{ };

{
    SheepCamel S;
    S.m_Age = 20;
    S.Sheep::m_Age = 30;
    S.Camel::m_Age = 50;
    cout << "Sheep类中:" << S.Sheep::m_Age << endl;// 50
    cout << "Camel类中:" << S.Camel::m_Age << endl;// 50
    cout << "SheepCamel类中:" << S.m_Age << endl; // 50
}

此时:数据只有一份,类似静态变量,无论是用子类调用还是父类调用都是共享同一份数据。也可以理解为:不管给哪个赋值都是给同一个变量赋值,所以最后等于后赋的值

底层原理:

我们可以通过对象模型来直观理解

在visual studio code  下:利用开发人员命令提示工具查看对象模型(我使用的是vs2022)

1.找到开发人员命令提示工具

2.输入 cd空格+当前源文件的路径(若是C盘,直接输入即可,若是F盘,先 F:转入F盘)

当前源文件的路径获取方法:

最后:输入到开发人员命令提示工具 (输入 cd空格+当前源文件的路径)

3.输入dir,进行查看当前目录是否有当前源文件

4.有当前源文件,继续查找当前SheepCamel类的对象模型布局

输入:cl /d1 reportSingleClassLayout+查找类名 当前源文件名

输入:cl /d1 reportSingleClassLayoutSheepCamel 源.cpp

未设置为虚基类时:

我们可以发现Sheep类的字节大小为8个字节,分别继承于Sheep类、Camel类的成员变量m_Age;

的确是继承了两份数据。

设置为虚基类时:

我们可以发现Sheep类的字节大小为12个字节,分别是Sheep类的虚基类指针、Camel类的虚基类指针,子类继承的m_Age;

此时,只继承了一份数据。

总结:在虚基类中,继承仅有的一份数据存储于子类,可以通过 虚基类指针访问子类来修改其数据的值,或者 子类对象本身来修改。

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