菱形继承和菱形虚拟继承

C++三大特性继承封装多态

继承就是一种管理行为。为了使我们规范的去使用类里面的成员。把成员函数或者成员变量保护起来，必须通过对象去调用。
继承其实是类级别的复用。对父类没有任何影响。子类将父类的成员都继承下来，只是关系发生了变化。

菱形继承

单继承：一个子类只有一个直接父类时，称这个继承关系为单继承
在这里插入图片描述
多继承：一个子类有两个或两个以上的直接父类时称这个继承关系为多继承

在这里插入图片描述
菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况

在这里插入图片描述

菱形继承带来的问题： 从成员模型可以看出来，菱形继承有数据冗余和数据二义性的问题。在最下面的一层D类中，对象会有2份最上层对象A类里面的成员
在这里插入图片描述

再来看一个例子，来看菱形继承所带来的问题

class Person
{
public:
	string name;
};
class Student : public Person
{
public:
 	string No;
};
class Teacher: public Person
{
public:
	string id;
};
class Course : public Student, public Teacher
{
public:
	string course;
};
int main ()
{
	//这样就会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
	Course c;
	c.name = "tom";
	// 这样就可以解决二义性的问题， 但是数据冗余问题无法解决
	c.Student::name = "wang";
	c.Teacher::name = "lili";
}

可以看出：
虚拟继承可以解决菱形继承的二义性和数据冗余的问题。如上面的继承关系，在B类和C类的继承A类时使用虚拟继承，就可以解决菱形继承的问题。

菱形虚拟继承

菱形虚拟继承的概念：
菱形虚拟继承就是在多个类同时继承一个类的时候加上virtual关键字，使得父类的变量在全局只有一份，多个继承父类的类可以同时找到它并修改它
作用就是： A类是父类， B,C类继承父类， D类继承B,C类。那么A类的成员变量就在B和C类中，但是D类继承B,C类，A类的成员变量就在D类中有两份。菱形虚拟继承的作用是：使得A类的成员变量在对象中只有一份。
菱形虚拟继承的做法：
在多个类同时需要继承同一个父类的时候，在继承方式前加上virtual关键字。

例子：

class Person
{
public:
	string name;
};
class Student :  virtual public Person   //学生类需要继承人这个类     加上virtual关键字，虚拟继承
{
public:
 	string No;
};
class Teacher: virtual public Person    //老师类也需要继承人这个类     加上virtual关键字，虚拟继承
{
public:
	string id;
};
class Course : public Student, public Teacher
{
public:
	string course;
};
int main ()
{
	Course c;
	c.name = "tom"; //把name改为tom,所有类里面的name全都该为tom
}

总结：这样子，就不会产生数据二义性了，和数据冗余了，因为是继承，所有所有类里面都含有基类变量name。但是菱形虚拟继承做的是在所有类里面的name变量都是同一个。所有你Course类里面的name改变，所有类成员里面的name变量都是"tom"

那么如何实现的呢？？

虚拟继承的原理（虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理）

我们可以借助内存窗口观察对象的成员模型。

class A
{
public:
	int _a;
};
class B : virtual public A
{
public:
	int _b;
};
class C : virtual public A
{
public:
	int _c;
};
class D: public B, public C
{
public:
	int _d;
};

int main ()
{
	D d;
	d.B::_a = 1;
	d.C::_a = 2;
	cout << d.B::_a << endl; //输出2
	cout << d.C::_a << endl; //输出2
	d._b = 3;
	d._c = 4;
	d._d = 5;
}

程序结果是什么呢？
因为解决了菱形继承的问题，所以B对象中的_a和C对象中的_a都是同一个_a, 所以对_a最后一个赋值的是2，所以都是2。

如果在B和C继承A的时候，都不加上virtual关键字，那么就不会菱形继承了。所以会有数据冗余的问题，所以第一个d.B::_a输出的是1，第二个d.B_a输出的就是2.

菱形继承的内存对象模型（继承的时候不加上virtual关键字）

在这里插入图片描述
我们可以看到，在B类和C类中第一个位置的变量都是A类中成员变量_a, D类的对象中包含了B类和C类的成员变量，那么_a就被包含了两次，已经有冗余了。

菱形虚拟继承的内存对象模型：

在这里插入图片描述

A是虚基类，A是被继承的。所以B和C都会有虚基表指针。虚基表指针指向虚基表，虚基表中存的是偏移量，通过偏移量可以找到虚基类中的成员变量。

总结:
把虚基类A的成员a放在所有对象的最下面。 B类和C类的对象空间里面存放一个指针，叫做虚基表指针。指向一个虚基表。虚基表指针记录的是当前位置距离下面虚基类的偏移量。因为B类和C类都要找到它。就是通过偏移量找到它的，也就是通过偏移量找到a。

问题总结：

问题1：什么是菱形继承？菱形继承带来的问题是什么?
问题2：什么是菱形虚拟继承？如何解决数据二义性的问题?

菱形继承是当有多个类(A,B)同时继承一个父类©时，同时也有一个类(D)同时继承这多个类的其中的(>=2)几个(A,B)。
这样的话，C中含有的成员变量，在A和B中都会含有一份，D同时继承A和B,那么C中的成员变量就会在D中存在两份。
所以菱形继承带来的问题是，含有重复的变量包含，会造成数据冗余和数据二义。
菱形虚拟继承就是在多个类同时继承一个类的时候加上virtual关键字，使得继承父类的变量在全局只有一份，多个类可以同时找到它并修改它。菱形虚拟继承是依靠虚基表来解决数据二义性问题的。通过virtual虚拟继承的类的栈中都会存一个虚基表指针，标识父类变量的偏移量，以找到父类变量。使得全局只有一个父类的变量

【C++】菱形继承以及菱形虚拟继承