【C++】多重继承与虚继承

1.单继承和多重继承的区别

单继承：子类只有一个父类
多重继承：一个类如果具备了多个其它类的特点，就可以使用多重继承

情况一：子类继承了多个父类
圆桌： 继承圆和桌子
骡子： 继承马和驴
豹子： 继承猫科动物和哺乳动物
情况二：A派生出B，B派生出C C接着派生(重点)
直接父类：Cat就是波斯猫的直接父类
间接父类：Animal就是波斯猫的间接父类
Animal --》Cat --》波斯猫 --》其他猫
环状继承(菱形继承)
A动物
哺乳B C猫科
D豹子
产生的问题：
问题一：A被构建了多次，浪费了存储空间(希望A只构建一次)
问题二：二义性问题，通过D去调用A里面的方法有两条途径(一条通过B调用，还有一条通过C调用)

2.语法规则

class  子类的名字:public 父类1,public 父类2  //公有继承
{}

• 子类大小: 所有父类大小之和+子类本身的大小，满足字节对齐
• 构造函数调用顺序：多个父类从左到右调用
• 析构函数调用顺序：多个父类从右到左调用
• 指定调用父类的构造函数

roundtable(int newr, int  w,int h):circle(newr),desk(w,h)
{}

注意：指定的时候多个父类的顺序无所谓，最终父类构造函数调用的顺序以当初继承时候书写的左右顺序为准

示例代码：多重继承子类指定父类的构造

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;/*多重继承子类指定父类的构造*/
class Catamount  //猫科动物
{
public:Catamount(){cout<<"猫科构造"<<endl;}Catamount(int n){cout<<"猫科构造,带int参数： "<<n<<endl;}~Catamount(){cout<<"猫科析构"<<endl;}
};class Mammal //哺乳动物
{
public:Mammal(){cout<<"哺乳构造"<<endl;}Mammal(string name){cout<<"哺乳构造,带string的参数: "<<name<<endl;}~Mammal(){cout<<"哺乳析构"<<endl;}
};class Leopard:public Mammal,public Catamount
{
public://情况1：部分指定,指定了哺乳动物,没有指定的依然使用无参构造// Leopard():Mammal("草")// Leopard():Catamount(666)//情况2：完全指定//       完全指定的时候，指定父类构造函数的顺序无所谓Leopard():Catamount(888),Mammal("肉")// Leopard():Mammal("肉"),Catamount(888){cout<<"豹子构造"<<endl;}~Leopard(){cout<<"豹子析构"<<endl;}
};int main(int argc,char **argv)
{Leopard l1;return 0;   
}/*
输出结果：
情况1：哺乳构造,带string的参数: 草      /     哺乳构造猫科构造                        /     猫科构造,带int参数： 666豹子构造                        /     豹子构造豹子析构                        /     豹子析构猫科析构                        /     猫科析构哺乳析构                        /     哺乳析构
情况2：哺乳构造,带string的参数: 肉猫科构造,带int参数： 888豹子构造豹子析构猫科析构哺乳析构
*/

• 子类出现跟父类同名的方法(子类隐藏了父类的同名方法)

round.getarea();          //圆桌自己的getarea
round.Circle::getarea();  //圆桌对象调用父类Circle的getarea  
round.Desk::getarea();    //圆桌对象调用父类Desk的getarea  

示例代码：多重继承子类隐藏父类的同名方法

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;/*多重继承子类隐藏父类的同名方法
*/
class Catamount  //猫科动物
{
public:void eat(){cout<<"猫科动物吃"<<endl;}
};class Mammal //哺乳动物
{
public:void eat(){cout<<"哺乳动物吃"<<endl;}
};class Leopard:public Mammal,public Catamount
{
public:void eat(){cout<<"豹子吃"<<endl;}
};int main(int argc,char **argv)
{Leopard l1;l1.eat(); //两个父类的eat都被隐藏//调用父类的eatl1.Mammal::eat();l1.Catamount::eat();return 0;   
}/*
执行结果：豹子吃哺乳动物吃猫科动物吃
*/

3.虚继承解决多重继承遇到的bug

示例代码：环状继承引发的问题

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;/*环状继承引发的问题？问题1：Animal被构建多次浪费了存储空间，C++希望Animal只构建一次问题2：豹子调用eat方法提示二义性*/
class Animal
{
public:Animal(){cout<<"Animal无参构造了"<<endl;}void eat(){cout<<"Animal eat"<<endl;}
};class Catamount:public Animal  //猫科动物
{
public:Catamount(){cout<<"Catamount无参构造"<<endl;}
};class Mammal:public Animal //哺乳动物
{
public:Mammal(){cout<<"Mammal无参构造"<<endl;}
};class Leopard:public Mammal,public Catamount
{
public:Leopard(){cout<<"Leopard无参构造"<<endl;}
};int main(int argc,char **argv)
{Leopard l1;//编译报错：提示eat有二义性// l1.eat();  // error: request for member ‘eat’ is ambiguous//解决问题2：但是无法解决问题1l1.Mammal::eat();l1.Catamount::eat();return 0;   
}/*
执行结果：
问题1： 可以看出Animal类被创建的2次Animal无参构造了Mammal无参构造Animal无参构造了Catamount无参构造Leopard无参构造问题2： 可以解决报错，但无法解决问题1Animal无参构造了Mammal无参构造Animal无参构造了Catamount无参构造Leopard无参构造Animal eatAnimal eat
*/

3.1 虚基类：

\quad 虚基类使得从多个类(B和C)它们的基类相同，共同的虚基类是(A)派生出(D)的对象只继承一个基类对象（通俗的讲就是子类使用virtual继承了父类，这个父类就是虚基类）

3.2 语法规则：

class  子类:virtual public  父类
class  子类:public virtual 父类
{};
virtual和public的次序无关紧要

3.3 总结：普通继承跟虚继承的区别

• 虚继承可以解决二义性和A被构建多次这两个问题，普通继承不能解决；虚继承通过增加一个指针(浪费了一点存储空间)，换取了更高的效率
• 只要一个类虚继承了其它类，那么该类所有的对象中都会新增一个指针，该指针专门用来指向系统中虚基类表的首地址

3.4 虚基类表：

C++中专门用来存放虚基类地址的一种数据结构
底层原理如下：

示例代码：虚继承跟普通继承(没有使用virtual)的区别

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;/*虚继承的底层原理(虚继承跟普通继承(没有使用virtual)的区别):1.如果一个子类虚继承了另外一个父类，子类的地址空间中会多出一个指针2.指针的作用：用来指向虚基类表的首地址
*/
class Animal
{
public:Animal(){cout<<"Animal无参构造了"<<endl;}void eat(){cout<<"Animal eat"<<endl;}
};class Catamount:virtual public Animal  //猫科动物
{
public:Catamount(){cout<<"Catamount无参构造"<<endl;}private:int m_age;
};class Mammal:virtual public Animal //哺乳动物
{
public:Mammal(){cout<<"Mammal无参构造"<<endl;}
};class Leopard:public Mammal,public Catamount
{
public:Leopard(){cout<<"Leopard无参构造"<<endl;}
};int main(int argc,char **argv)
{cout<<"猫科类的大小："<<sizeof(Catamount)<<endl;  // 猫科类的大小：16cout<<"哺乳类的大小："<<sizeof(Mammal)<<endl;     // 哺乳类的大小：8return 0;   
}/*
执行结果：Leopard l1;l1.eat(); 时，输出：Animal无参构造了Mammal无参构造Catamount无参构造Leopard无参构造Animal eat
*/