C++菱形继承和菱形虚拟继承及虚拟继承的原理

单继承：一个字类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承

多继承：一个字类有两个或以上直接父类时成这个继承关系为多继承

菱形继承：菱形继承是多继承的一种特殊情况

菱形继承的问题:从下面的对象成员模型构造，可以看出菱形继承有是数据冗余和二义性的问题。在Assistant的对象中Person成员会有两份。

class Person
{
public:
	string _name; //姓名
};
class Student :public Person
{
protected:
	int _num;//学号
};
class Teacher :public Person
{
protected:
	int _id;//职工编号
};
class Assistant :public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse;//主修课程
};
int main()
{
	Assistant a;
	//这样会有二义性无法明确知道访问的是哪一个
	//a._name = "zdy";
	
	//需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性的问题，但数据冗余问题无法解决
	a.Student::_name = "zdy";
	a.Teacher::_name = "zdy";

	return 0;
}

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Student和Teacher的继承Person时使用虚拟继承，即可解决问题。需要注意的是，虚拟继承不要在其他地方使用。

class Person
{
public:
	string _name; //姓名
};
class Student :virtual public Person
{
protected:
	int _num;//学号
};
class Teacher :virtual public Person
{
protected:
	int _id;//职工编号
};
class Assistant :public Student, public Teacher
{
protected:
	string _majorCourse;//主修课程
};
int main()
{
	Assistant a;
	a._name = "zdy";
	return 0;
}

虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

为了研究虚拟继承的原理，我们给出了一个简化的菱形继承体系，再借助内存窗口观察对象成员的模型。

当使用菱形继承时：

class A
{
public:
	int _a;
};
class B: public A
//class B :virtual public A
{
public:
	int _b;
};
class C: public A
//class C :virtual public A
{
public:
	int _c;
};

class D :public B, public C
{
public:
	int _d;
};

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

	return 0;
}

下图是菱形继承的内存对象成员模型：这里可以看到数据冗余（d对象中存在两个A，确实存在数据冗余）

当使用菱形虚拟继承时：

class A
{
public:
	int _a;
};
//class B: public A
class B :virtual public A
{
public:
	int _b;
};
//class C: public A
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;
	d._b = 3;
	d._c = 4;
	d._d = 5;

	return 0;
}

下图是菱形虚拟继承的内存对象成员模型：这里可以分析出D对象中将A放到了对象组成的最下面，这个A同时属于B和C，那么B和C如何去找到公共的A呢？这里是通过了B和C的两个指针，指向一张表。这两个指针叫虚基表指针，这两个表叫虚基表。虚基表中存的偏移量。通过偏移量可以找到下面的A。

为什么D中B和C部分要去找属于自己的A

D d;
B b = d;
C c = d;

当上面的赋值发生时，d要找出B/C成员中的A才能赋值过去

继承的总结和反思

C++语法复杂，其实多继承就是一个体现。有了多继承，就存在菱形继承，有了菱形继承就有了菱形虚拟继承，底层实现就很复杂。所以一般不建议设计出多继承，一定不要设计出菱形继承，否则在复杂度和性能上都有问题
多继承可以认为是C++缺陷之一，很多后来面向对象的语言都没有多继承
继承和组合

public继承是一种is-a的关系。也就是说每个派生类对象都是一个基类对象

组合是一种has-a的关系。假设B组合了A,每个B对象中都有一个A对象

优先使用对象组合，而不是类继承

继承允许你根据基类类的实现来定义派生类的实现。这种通过生成派生类的复用通常被称为白箱复用。术语“白箱”是相对可视性而言：在继承方式中，基类的内部细节对子类可见。继承一定程度上破坏了基类的封装，基类的改变，对派生类类有很大的影响。派生类和积累间的依赖关系很强，耦合度高

对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组装或组合对象来获得。对象组合要求被组合的对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为对象的内部细节是不可见的。对象只以“黑箱”的形式出现。组合类之间没有很强的依赖关系，耦合度低。优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装。

实际尽量多去用组合。组合的耦合度低，代码维护性好。不过继承也有用武之地的，有些关系就适合继承那就用继承，另外要实现多态，也必须要继承。类之间的关系可以用继承，可以用组合，就用组合。

C++菱形继承和菱形虚拟继承及虚拟继承的原理

继承的总结和反思

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