C++语法——详解虚继承

目录

一.什么是虚继承

二.虚继承原理

三.虚继承使用注意事项

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一.什么是虚继承

所谓虚继承（virtual）就是子类中只有一份间接父类的数据。该技术用于解决多继承中的父类为非虚基类时出现的数据冗余问题，即菱形继承问题。

小编用一张图来表述一下：

如果是下图这种非虚继承，那么D类中就会出现两个 int a，当我们用D实例化对象调用a时，编译会报错，因为发生了混淆。除非指定类域B或C。当然指定A也可以，因为默认会从第一个父类中找。

 此时，D的实例化对象内部结构如下：

而当我们使用虚继承时，结构是下图这样，D中只有一份父类A，当我们调用A中数据时，并不会发生冗余。

 此时，D对象内部结构是这样：

二.虚继承原理

在上图中，父类数据并不存放在虚继承的子类中，那么子类怎么找到父类数据呢？

——在虚继承的类中，会定义一个虚基表指针vbptr，指向虚基表。

而虚基表中会存在偏移量，这个量就是表的地址到父类数据地址的距离。

我们可以通过调试，找到虚基表指针和虚基表：

首先，我们为每一个数据赋值，以便观察：

 之后，调用监视，查看d对象地址和d中a数据地址：

 再通过d的地址查看内存窗口，看d中内存分布：

由此我们可以分析得到对象d及其内部父类的内存布局：

在这个我们可能会有个疑问，那这B和C中两个是什么呢？

 这就是虚基表指针！

再通过内存窗口，查看一下虚基表指针指向的地址，根据我们的了解应该就是虚基表，而其中存有偏移量：

 而偏移量，就是虚基表指针地址到父类数据地址的距离，这里以b中虚基表为例：

到这里我们就能解释一个问题：为什么bptr和cptr能够找到并不位于自己内部的变量a?

因为bptr和cptr都对d进行了切片，当各自寻找变量a时，会从自身的虚基表指针中找到虚基表，通过虚基表的偏移量找到变量a的地址，从而找到了变量a。 

画图解释就是这样：

 

三.虚继承使用注意事项

当使用虚继承的时候，需要注意，虚继承只有在多继承时才有用。也就是说如果只有一层继承关系或者是单继承都将不起作用。

因为虚继承是保证子类中只有一个间接父类，说简单一点就是虚继承只能在隔代继承中起作用。

比如下面两种情况即便虚继承也没有意义：

（1）是因为虽然虚继承产生了虚基表和指针，但是class B并没有子类，而虚继承是用以保证子类只有一个间接父类class A。当然话说回来，就算有子类、哪怕多个子类，也都体现不出虚继承，因为虚继承要求同一个子类的多个父类继承自同一个间接父类，而该例只有一个父类class B。

（2）是因为虽然class C虚继承了class B，但是class B是class A的非虚继承，那么B中就会有一份A。而class D对A是虚继承，就导致E在实例化时会存放一个对D而言公共的A。这样E中还是存放了两个A。调用变量时还是会混淆。

这样说可能还有些难懂，那换个说法，class B中没有虚基表指针，而D中有虚基表指针，当E从D调用int a时会从虚基表指针找到公共区域的A，而E从B中找只会在B的区域内找到int a。

画图表示E内部结构就是这样：

 正确的继承关系应该是当class A的子类继承时，都是虚继承，这才能保证当有像class E这样的间接子类定义时，class在其中都只会在公共区域有一份。对本例来说即class B是虚继承。

 

 

只有两种编程语言:一种是天天挨骂的,另一种是没人用的——Bjarne Stroustrup（C++之父）

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