C++多重继承与虚继承分析_C/C++

本文以实例形式较为全面的讲述了C++的多重继承与虚继承，是大家深入学习C++面向对象程序设计所必须要掌握的知识点，具体内容如下：

一、多重继承

我们知道，在单继承中，派生类的对象中包含了基类部分和派生类自定义部分。同样的，在多重继承（multiple inheritance）关系中，派生类的对象包含了每个基类的子对象和自定义成员的子对象。下面是一个多重继承关系图：

C++多重继承与虚继承分析

									class A{ /* */ }; 

									class B{ /* */ };  

									class C : public A { /* */ }; 

									class D : public B, public C { /* */ };

C继承了A，派生类D又继承了B和C，如图所示，一个D对象中含有一个B部分、一个C部分（其中又含有一个A部分）以及在D中声明的非静态数据成员：

C++多重继承与虚继承分析

构造与析构：

构造一个派生类对象将首先构造它的所有基类子对象，其中基类的构造顺序与派生列表中基类的出现顺序保持一致，即B –> A –> C –> D。
销毁一个派生类对象的顺序正好与其创建的顺序相反，即析构函数的调用顺序正好与构造函数相反，即D –> C –> A –> B。注意派生类的析构函数只负责清除派生类本身分配的资源（析构函数体），派生类的成员及基类都是自动销毁的（隐式析构阶段）。

类型转换：

在多重继承的情况下，可以令某个可访问基类的指针或引用直接指向一个派生类对象。编译器不会在派生类向基类的几种转换中进行比较和选择，在它看来转换到任意一种基类都一样好。

二、虚继承

尽管在派生列表中不允许同一个基类出现两次，但实际上派生类可以多次继承同一个类。

派生类通常会含有继承链上每个类对应的子部分。在上面的两种情况中，class D都间接地继承了class A两次，那么意味着class D中包含了class A的两份拷贝。所以在一个class D的对象中将含有2组class A的成员，此时若不加前缀限定符直接使用某个成员将引发“二义性”错误：

									class A{ 

									public: 

									  A():str("name"){}; 

									  string str; 

									  void print(){cout << str << endl;}; 

									}; 

									class B : public A { }; 

									class C : public A { }; 

									class D : public B, public C { }; 

									int main(){ 

									  D d; 

									  d.str = "songlee"; // 错误：对成员‘str'的请求有歧义 

									  d.print(); // 错误：对成员‘print'的请求有歧义 

									  return 0; 

									}

当然你可以使用作用域 d.B::str="songlee"; 和 d.B::print(); 来规避“二义性”错误，但这并没有从根本上解决问题。

为了解决上述问题，C++提供了虚继承（virtual inheritance）的机制。虚继承的目的是令某个类作出声明，承诺愿意共享它的基类。其中，共享的基类子对象称为虚基类。在这种机制下，不论虚基类在继承体系中出现多少次，在派生类中都只包含唯一一个共享的虚基类子对象。我们指定虚基类的方式是在派生列表中添加关键字virtual：

									class A{ 

									public: 

									  A():str("name"){}; 

									  string str; 

									  void print(){cout << str << endl;}; 

									}; 

									class B : virtual public A { };  // 虚继承，A为虚基类 

									class C : virtual public A { };  // 关键字public和virtual的顺序随意 

									class D : public B, public C { }; 

									int main(){ 

									  D d; 

									  d.str = "songlee";  // 正确 

									  d.print();      // 正确 

									  return 0; 

									}

通过在派生列表中添加virtual（关键字public和virtual的顺序随意）指定A为虚基类，B和C将共享A的同一份实例，这样在D的对象中也将只有A的唯一一份实例，所以A的成员可以被直接访问，并且不会产生二义性。

虚继承最典型的应用是iostream继承于istream和ostream，而istream和ostream虚继承于ios：

									class istream : virtual public ios { /* */ }; 

									class ostream : virtual public ios { /* */ }; 

									class iostream : public istream, public ostream { /* */ }; 