C++ 菱形继承和虚拟菱形继承

菱形继承

1. 概念

菱形继承是多继承的一个特殊情况，多继承是指一个子类类继承了两个或以上的直接父类，而菱形继承问题的产生是因为该子类的父类，继承了同一个父类，注意是父类而不是直接父类。下面这张图就是直接父类，因为形状像一个菱形就称为菱形继承，但如果不是直接父类，这个形状就不是菱形了，但还是菱形继承。

2. 产生的问题

那菱形继承会导致什么问题呢？由图可以很容易看出，这样会导致D对象有两份A，会产生数据冗余和二义性的问题。

我们通过代码看看A是不是有两份

class A
{
   
protected:
	int _a;
};

class B :public A
{
   
protected:
	int _b;
};

class C : public A
{
   
protected:
	int _c;
};

class D : public B, public C
{
   
protected:
	int _d;
};

int main()
{
   
	D d;
	cout << sizeof(d);
	return 0;
}

再看看是不是有二义性问题

class A
{
   
public:
	int _a;
};

class B :public A
{
   
protected:
	int _b;
};

class C : public A
{
   
protected:
	int _c;
};

class D : public B, public C
{
   
protected:
	int _d;
};

int main()
{
   
	D d;
	cout << d._a;
	return 0;
}

下面的虚拟菱形继承可以解决这些问题。

虚拟菱形继承

1.1 使用

使用非常的简单，我们只需要在继承的时候加上virtual关键字就行了，但要注意的是virtual只需要加在会产生两份的继承位置，比如B、C都继承A，这就需要加上virtual关键字，而D继承B、C就不需要用关键字。

class A
{
   
public:
	int _a = 1;
};

class B :virtual public A
{
   
protected:
	int _b = 2;
};

class C :virtual public A
{
   
protected:
	int _c = 3;
};

class D : public B, public C
{
   
protected:
	int _d = 4;
};

int main()
{
   
	D d;
	cout << d._a;
	return 0;
}

1.2 原理

我们可以通过成员对象模型来研究原理。
我们通过内存窗口先来看一下没有虚拟继承的菱形继承对象模型

很明显的可以看到A有两份，造成了数据冗余和二义性，我们在来看一下虚拟继承以后的对象模型。

可以看到A只有一份，成功的解决了问题，但又产生了一个新问题，A不在B和C里，那B和C如何找到A呢？看上面的模型，细心的同学会发现B和C多了一个东西，那个东西就是解决这个问题的关键，叫做虚基表指针，指向的是一个虚基表，表里面存放的是偏移量，通过这个偏移量找到A。