进阶了解C++(2)——复杂的继承及其底层原理

在上篇文章中，给出了关于继承这部分的相关知识，例如继承的定义，继承与默认成员函数等。本文将针对复杂的继承方式，

1. 复杂的继承方式：

1.1 单继承：

class Professor
{
public:
	int _age;
	string _name;
};

class Teacher : public Professor
{

public:
	int _tele;
};

class Student : public Teacher
{
public:
	
	int _weight;
};

对于上面给出的代码，如果适用图形来表示这三个类之间的结构，具体如下：

对于这种一个子类只有一个直接父类时，称这种继承关系为单继承。

1.2 多继承：

class Professor
{
public:
	int _age;
	string _name;
};

class Teacher 
{

public:
	int _tele;
};

class Student : public Professor, public Teacher
{
public:
	
	int _weight;
};

对于上面给出代码，可以用下面的图形来表示这几个类的继承关系：

对于这种一个子类有两个或者两个以上的直接父类的关系，叫做多继承。

在多继承中，存在着一种特殊的继承关系：菱形继承，例如下面给出的代码：

class Person
{
public:
	int _ads;

};

class Professor : public Person
{
public:
	int _age;
	string _name;
};

class Teacher : public Person
{

public:
	int _tele;
};

class Student : public Professor, public Teacher
{
public:
	
	int _weight;
};

其结构可由下图表示：

对于菱形继承，其存在着一个问题，即数据冗余和二义性。这是因为在父类 $Person$ 中，声明了成员变量_ $ads$ 。

对于 $Professor$ 和 $Teacher$ 这两个类中分别继承了 $Person$ 。对于 $Student$ ，分别继承了 $Professor,Teacher$ 。因此，在 $Student$ 中，存在着两个相同的成员变量_ $ads$ 。对于这点，也可以在监视窗口进行查看：

由于存在着两个相同的成员变量，因此造成了数据冗余。至于二义性。则体现在对于这个成员变量进行访问时所体现，例如：

通过上面给出的图片可以看出，此时编译器并不知道，需要访问的变量_ $ads$ 是从哪个父类继承而来的，因此造成了二义性。但是，可以通过显式访问的方法来解决二义性问题，即：

int main()
{
	Student s;
	s.Professor::_ads = 10;
	s.Teacher::_ads = 15;
	return 0;
}

不过，这种方式只能解决二义性问题，不能解决数据冗余问题。

为了解决数据冗余的问题，需要引入虚继承，具体操作如下：

class Person
{
public:
	int _ads;

};

class Professor : virtual public Person
{
protected:
	int _age;
	string _name;
};

class Teacher1 : virtual public Person
{
 protected:
	int _tele;
};

class Student : public Professor ,public Teacher
{
public:
	
	int _weight;
};

对于虚继承的使用原则，下面给出一个例子用于说明：

假设上图给出的结构代表一个继承体系，根据上面对与数据冗余和二义性的介绍，上图中，在 $E$ 中存在两个 $A$ 类继承过来的内容从而造成数据冗余。在使用虚继承时， $virtual$ 造成数据冗余和二义性的源头上，例如图中，造成上述问题的源头是因为 $B,D$ 分别继承了一次 $A$ 。所以，在加入虚继承时，需要在 $B$ 继承 $A$ 以及 $D$ 继承 $A$ 时加上 $virtual$ 。