本文以實(shí)例形式較為全面的講述了C++的多重繼承與虛繼承，是大家深入學(xué)習(xí)C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)所必須要掌握的知識(shí)點(diǎn)，具體內(nèi)容如下：

一、多重繼承

我們知道，在單繼承中，派生類的對(duì)象中包含了基類部分 和 派生類自定義部分。同樣的，在多重繼承（multiple inheritance）關(guān)系中，派生類的對(duì)象包含了每個(gè)基類的子對(duì)象和自定義成員的子對(duì)象。下面是一個(gè)多重繼承關(guān)系圖：

class A{ /* */ }; 
class B{ /* */ };  
class C : public A { /* */ }; 
class D : public B, public C { /* */ }; 

C繼承了A，派生類D又繼承了B和C，如圖所示，一個(gè)D對(duì)象中含有一個(gè)B部分、一個(gè)C部分（其中又含有一個(gè)A部分）以及在D中聲明的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員：

構(gòu)造與析構(gòu)：

構(gòu)造一個(gè)派生類對(duì)象將首先構(gòu)造它的所有基類子對(duì)象，其中基類的構(gòu)造順序與派生列表中基類的出現(xiàn)順序保持一致，即B –> A –> C –> D。
銷毀一個(gè)派生類對(duì)象的順序正好與其創(chuàng)建的順序相反，即析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用順序正好與構(gòu)造函數(shù)相反，即D –> C –> A –> B。注意派生類的析構(gòu)函數(shù)只負(fù)責(zé)清除派生類本身分配的資源（析構(gòu)函數(shù)體），派生類的成員及基類都是自動(dòng)銷毀的（隱式析構(gòu)階段）。

類型轉(zhuǎn)換：

在多重繼承的情況下，可以令某個(gè)可訪問(wèn)基類的指針或引用直接指向一個(gè)派生類對(duì)象。編譯器不會(huì)在派生類向基類的幾種轉(zhuǎn)換中進(jìn)行比較和選擇，在它看來(lái)轉(zhuǎn)換到任意一種基類都一樣好。

二、虛繼承

盡管在派生列表中不允許同一個(gè)基類出現(xiàn)兩次，但實(shí)際上派生類可以多次繼承同一個(gè)類。

派生類通常會(huì)含有繼承鏈上每個(gè)類對(duì)應(yīng)的子部分。在上面的兩種情況中，class D都間接地繼承了class A兩次，那么意味著class D中包含了class A的兩份拷貝。所以在一個(gè)class D的對(duì)象中將含有2組class A的成員，此時(shí)若不加前綴限定符直接使用某個(gè)成員將引發(fā)“二義性”錯(cuò)誤：

class A{ 
public: 
  A():str("name"){}; 
  string str; 
  void print(){cout << str << endl;}; 
}; 
 
class B : public A { }; 
class C : public A { }; 
class D : public B, public C { }; 
 
int main(){ 
  D d; 
  d.str = "songlee"; // 錯(cuò)誤：對(duì)成員‘str'的請(qǐng)求有歧義 
  d.print(); // 錯(cuò)誤：對(duì)成員‘print'的請(qǐng)求有歧義 
  return 0; 
} 

當(dāng)然你可以使用作用域 d.B::str="songlee"; 和 d.B::print(); 來(lái)規(guī)避“二義性”錯(cuò)誤，但這并沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，C++提供了虛繼承（virtual inheritance）的機(jī)制。虛繼承的目的是令某個(gè)類作出聲明，承諾愿意共享它的基類。其中，共享的基類子對(duì)象稱為虛基類。在這種機(jī)制下，不論虛基類在繼承體系中出現(xiàn)多少次，在派生類中都只包含唯一一個(gè)共享的虛基類子對(duì)象。我們指定虛基類的方式是在派生列表中添加關(guān)鍵字virtual：

class A{ 
public: 
  A():str("name"){}; 
  string str; 
  void print(){cout << str << endl;}; 
}; 
 
class B : virtual public A { };  // 虛繼承，A為虛基類 
class C : virtual public A { };  // 關(guān)鍵字public和virtual的順序隨意 
class D : public B, public C { }; 
 
int main(){ 
  D d; 
  d.str = "songlee";  // 正確 
  d.print();      // 正確 
  return 0; 
} 

通過(guò)在派生列表中添加virtual（關(guān)鍵字public和virtual的順序隨意）指定A為虛基類，B和C將共享A的同一份實(shí)例，這樣在D的對(duì)象中也將只有A的唯一一份實(shí)例，所以A的成員可以被直接訪問(wèn)，并且不會(huì)產(chǎn)生二義性。

虛繼承最典型的應(yīng)用是iostream繼承于istream和ostream，而istream和ostream虛繼承于ios：

class istream : virtual public ios { /* */ }; 
class ostream : virtual public ios { /* */ }; 
class iostream : public istream, public ostream { /* */ }; 

此外還需要注意：

1.支持向基類的常規(guī)類型轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)即使基類是虛基類，也能通過(guò)基類的指針或引用操作派生類的對(duì)象。

2.虛繼承只是解決了一個(gè)派生類對(duì)象中存在同一個(gè)基類的多份拷貝的問(wèn)題，并沒(méi)有解決多個(gè)基類存在同名成員的二義性問(wèn)題。

3.在虛繼承中，虛基類是由最低層的派生類負(fù)責(zé)初始化的。如上例中，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)D對(duì)象時(shí)，D位于派生的最低層并由它負(fù)責(zé)初始化共享的A基類部分。

4.含有虛基類的對(duì)象的構(gòu)造順序與一般的多重繼承的構(gòu)造順序稍有區(qū)別：先初始化虛基類子對(duì)象（最低層派生類負(fù)責(zé)），然后按派生列表中的順序依次對(duì)直接基類（非虛）進(jìn)行初始化。

5.析構(gòu)的順序與構(gòu)造的順序正好相反。

最新評(píng)論