C++中被遗弃的多重继承是什么

本篇内容介绍了“C++中被遗弃的多重继承是什么”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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        我们在学习了 C++ 的继承之后，有没有想过一个类是否被允许继承自多个父类呢？那么在 C++ 中是支持编写多重继承的代码的，即一个子类可以拥有多个父类。此时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来使用。那么多重继承的语法如下所示，其本质与单继承相同！

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

        下来我们就以代码为例来进行分析

#include 

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)
    {
        mc = c;
    }
    
    int getC()
    {
        return mc;
    }
    
    void print()
    {
        cout << "ma = " << getA() << ", "
             << "mb = " << getB() << ", "
             << "mc = " << mc << endl;
    }
};

int main()
{
    cout << "sizeof(Derived) = " << sizeof(Derived) << endl;
    
    Derived d(1, 2, 3);
    
    d.print();
    
    cout << "d.getA() = " << d.getA() << endl;
    cout << "d.getB() = " << d.getB() << endl;
    cout << "d.getC() = " << d.getC() << endl;
    
    cout << endl;
    
    BaseA* pa = &d;
    BaseB* pb = &d;
    
    cout << "pa->getA() = " << pa->getA() << endl;
    cout << "pb->getB() = " << pb->getB() << endl;
    
    cout << endl;
    
    void* paa = pa;
    void* pbb = pb;
    
    if( paa == pbb )
    {
        cout << "Pointer to the same object!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Error!" << endl;
    }
/*
    cout << "pa = " << pa << endl;
    cout << "pb = " << pb << endl;
    cout << "paa = " << paa << endl;
    cout << "pbb = " << pbb << endl;
*/    
    return 0;
}

        我们在程序中定义了父类 A 和 B，子类 Derived 继承自 A 和 B。我们先来打印下子类的内存大小，按照我们之前学习的知识可知，这肯定为 12。接着是定义了一个子类对象 d，通过调用它的 print 成员函数和继承过来的 get* 函数打印值，看看初始化是否成功。接着是定义了两个父类类型的指针并将他们指向子类对象 d，再用 void* 指针指向两个父类指针，按理说它们都指向的是子类对象 d，所以在下面的判断中，应该是相等的，打印的是 Pointer to the same object! 下来我们编译看看结果

        我们可以看到之前分析的都是对的，但是最后一个打印的竟然不是我们所期望的。也就是说，它们虽然指向的都是同一个对象的地址，但是地址竟然不相同。我们再来将注释去掉，看看他们四个的指针究竟是多少？

        我们看到他们打印的地址确实不一样。这便是多重继承带来的问题之一了，通过多重继承得到的对象可能拥有“不同的地址”！！！其关系图如下

        由上面的关系图我们可以看出它们指向的地址确实是不一样的，一个指向的是子类对象的头部，另一个指向的是腰部，此问题无解。

        多重继承的问题之二是可能会产生冗余的成员，如下图

        在上面的这幅图中，Teacher 类和 Student 类继承自 People 类，Doctor 类继承自 Teacher 类 和 Student 类。就是一个在读的博士原来是某学校的老师，但是他后来考上了在读的博士，因此他也成了学生。所以他有多重身份，Teacher 会继承 People 类的姓名和年龄，Student 也会继承 People 类的姓名和年龄，这便造成了成员的冗余。下来我们以代码为例来进行分析

#include 
#include 

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)
    {
    }
};

class Student : public People
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};

class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age)
    {
    }
};

int main()
{
    Doctor d("zhang san", 22);
    
    d.print();
    
    return 0;
}

        我们来编译下看看

        编译的时候报错了，它说不知道该调用哪个 print 函数。那么我们在 main 函数中指定，分别来调用Teacher 和 Student 的 print 函数来看看

        我们看到它打印了两次，这边造成了信息的冗余。当多重继关系出现闭合时将产生数据冗余的问题！！！解决方案是采用虚继承的方式。如下

        解决数据冗余问题的方案便是虚继承。使得中间层不再关系顶层父类的初始化，最终子类必须直接调用顶层父类的构造函数。那么这时问题就来了，当在进行架构设计中需要继承时，便无法确定是使用直接继承还是虚继承？如果我们采用直接继承而且是多重继承的话，便会产生数据的冗余；如果是虚继承的话，是可以解决数据冗余的问题，但是在经过了好几次的继承之后，我们还会那么容易的找到顶层父类吗？我们将上面的程序改为虚继承，如下

#include 
#include 

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)
    {
    }
};

class Student : virtual public People
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};

class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
    Doctor(string name, int age) : People(name, age), Teacher(name, age), Student(name, age)
    {
    }
};

int main()
{
    Doctor d("zhang san", 22);
    
    d.print();
    
    return 0;
}

        编译看看结果

        多重继承的问题之三便是可能会产生多个虚函数表，如下

        下来我们还是以代码为例来进行分析

#include 
#include 

using namespace std;

class BaseA
{
public:
    virtual void funcA()
    {
        cout << "BaseA::funcA()" << endl;
    }
};

class BaseB
{
public:
    virtual void funcB()
    {
        cout << "BaseB::funcB()" << endl;
    }
};

class Derived : public BaseA, public BaseB
{

};

int main()
{
    Derived d;
    BaseA* pa = &d;
    BaseB* pb = &d;
    BaseB* pbe = (BaseB*)pa;
    
    
    cout << "sizeof(d) = " << sizeof(d) << endl;
    
    cout << "Using pa to call funcA()..." << endl;
    
    pa->funcA();
    
    cout << "Using pb to call funcB()..." << endl;
    
    pb->funcB();
    
    cout << "Using pbe to call funcB()..." << endl;
    
    pbe->funcB();

    return 0;
}

        我们在程序的第 37 行打印对象 d 的内存大小，由于它虚继承了两个类，所以会产生两个虚函数表指针，它的内存大小便会为 8。下来我们通过指针 pa 调用 funcA，很明显它会打印出 BaseA::funcA()，而通过指针 pb 调用 funcB 便打印出 BaseB::funcB()。有意思的来了，我们之前在第 34 行用 BaseB 类型来强制转换 BaseA 类型的指针 pa，我们通过它来打印下，看看会打印出什么。我们期望的是打印 BaseB::funcB()，看看结果呢

        我们看到前面打印的确实是如我们所分析的那样，但是最后一个却打印的是 funA 中的内容。我们很惊讶，我们在之前说过在 C++ 中要用新型的转换关键字，继承这便用的是 dynamic_cast，下来我们用它来进行转换，再来打印这几个指针的地址值。

        我们看到打印的是我们所期望的内容。而且用强制类型转换的指针 pbe 和用 dynamic_cast 关键字转换的指针 pbc 打印的地址值是不一样的。所以在需要进行强制类型转换时，我们要使用新式类型转换关键字。解决方案便是使用 dynamic_cast，如下

        那么多重继承这么多的问题，是不是就不用它了呢？不用的话，生活中的很多现象就用语言没法描述了。因此，我们应该要正确的使用多重继承，那么在工程开发者的“多重继承”方式什么呢？单继承某个类 + 实现（多个）接口。如下

        在经过这么多年的发展以后，前辈们便在实际工程中总结出了这些建议：a> 先继承自一个类，然后实现多个接口；b> 父类提供 equal() 成员函数；c> equal() 成员函数用于判断指针是否指向当前对象；d> 与多重继承相关的强制类型转换用 dynamic_cast 完成。

        下来我们还是以代码为例进行分析

#include 
#include 

using namespace std;

class Base
{
protected:
    int mi;
public:
    Base(int i)
    {
        mi = i;
    }
    
    int getI()
    {
        return mi;
    }
    
    bool equal(Base* obj)
    {
        return (this == obj);
    }
};

class Interface1
{
public:
    virtual void add(int i) = 0;
    virtual void minus(int i) = 0;
};

class Interface2
{
public:
    virtual void multiply(int i) = 0;
    virtual void divide(int i) = 0;
};

class Derived : public Base, public Interface1, public Interface2
{
public:
    Derived(int i) : Base(i)
    {
    }
    
    void add(int i)
    {
        mi += i;
    }
    
    void minus(int i)
    {
        mi -= i;
    }
    
    void multiply(int i)
    {
        mi *= i;
    }
    
    void divide(int i)
    {
        if( i != 0 )
        {
            mi /= i;
        }
    }
};

int main()
{
    Derived d(100);
    Derived* p = &d;
    Interface1* pInt1 = &d;
    Interface2* pInt2 = &d;
    
    cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 100
    
    pInt1->add(10);
    pInt2->divide(11);
    pInt1->minus(5);
    pInt2->multiply(8);
    
    cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl;    // 40
    
    cout << endl;
    
    cout << "pInt1 == p : " << p->equal(dynamic_cast(pInt1)) << endl;
    cout << "pInt2 == p : " << p->equal(dynamic_cast(pInt2)) << endl;
    
    return 0;
}

        我们定义了一个父类，定义了两个接口。类 Derived 为多重继承，初始化为 100，在第 79 行便会打印出 100，经过下面四步的操作之后，得到的结果应该是 40。第 90 和 91 行打印的应该都为 1，我们看看编译结果

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