菱形虚拟继承的原理

一 ：菱形继承的问题

 

普通的菱形继承存在数据冗余和二义性的问题 ，如下代码：

class Person {
public:string _name; //姓名
};class Student : public Person {
protected:int _num; //学号
};class Teacher : public Person {
protected:int _id; //编号
};class Assistant : public Student, public Teacher {
protected:string _majorCourse; //主修课程
};void Test() {Assistant a;a._name = "peter";//这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个// 需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决a.Student::_name = "xxx";a.Teacher::_name = "yyy";
}

解释：

显示地指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题，但是数据冗余问题无法解决 ，所以有了虚拟菱形继承

二：虚拟菱形继承

class Person {
public:string _name;int _hugeArr[10000];
};// 虚继承
class Student : virtual public Person {
protected:int _num;
};// 虚继承
class Teacher : virtual public Person {
protected:int _id;
};class Assistant : public Student, public Teacher {
protected:string _majorCourse;
};

在类腰部位置加一个 virtual 关键字

虚拟继承不但解决数据冗余，还解决了二义性

为何请看三~

三：虚拟菱形继承的原理

 

为了研究虚拟继承原理，我们给出了一个简化的菱形继承继承体系，再借助 内存窗口观察对象成

员的模型。

1：非虚拟菱形继承的内存分布

//类A
class A
{
public:int _a;
};//B虚拟继承A
class B :  public A
{
public:int _b;
};//C虚拟继承A
class C :  public A
{
public:int _c;
};//D再继承B和A
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};int main()
{D d;//对成员变量的赋值d.B::_a = 1;d.C::_a = 2;d._b = 3;d._c = 4;d._d = 5;return 0;
}

借助内存窗口观察：

可以发现：

①：d这个对象中存放了所有的变量，无论是继承和还是自己的

②：1和3紧挨因为类B中是这两个成员变量，2和4紧挨着因为类C中是这两个成员变量

③：d的成员变量放在最后

2：虚拟菱形继承的内存分布

//类A
class A
{
public:int _a;
};//B虚拟继承A
class B : virtual public A
{
public:int _b;
};//C虚拟继承A
class C : virtual public A
{
public:int _c;
};//D再继承B和A
class D : public B, public C
{
public:int _d;
};int main()
{D d;//对成员变量的赋值d.B::_a = 1;d.C::_a = 2;d._b = 3;d._c = 4;d._d = 5;return 0;
}

借助内存窗口观察：

解释：_a不再存在两份，变成只有一份

Q：类B和类C中的第一行存放的地址有什么意义？

A：解释如图

总结：虚继承中，B和C类中，并没有直接存放类A，类A被存放在了一个公共的位置，在类B和C中，额外存放了一个地址，该地址指向的地方为虚基表，各自的虚基表中能得到各自的类和类A的相隔字节数

Q：为什么这么的麻烦？不直接把相隔的字节数直接存放在类B和类C中？却要存放一个地址，改地址指向的虚基表中才有相隔的字节数

A：因为虚基表中不止仅仅有相隔字节数这一信息，很多信息暂时还没到学的时候，而类B和类C中只有4字节的位置，所以存在虚基表的地址刚刚好

一个需要虚基表的场景：

B* pb = &d;//d是一个已有类D的对象
pb->_a++;

解释：在代码中的切片赋值的时候，我们只保留了类B的部分，此时我们要在pb中找到A的成员变量，通过类B中的虚基表即可