我們知道，如果一個(gè)派生類(lèi)有多個(gè)直接基類(lèi)，而這些直接基類(lèi)又有一個(gè)共同的基類(lèi)，則在最終的派生類(lèi)中會(huì)保留該間接共同基類(lèi)數(shù)據(jù)成員的多份同名成員。在引用這些同名的成員時(shí)，必須在派生類(lèi)對(duì)象名后增加直接基類(lèi)名，以避免產(chǎn)生二義性，使其惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)成員，如：
? ? c1.A::display( )

在一個(gè)類(lèi)中保留間接共同基類(lèi)的多份同名成員，雖然有時(shí)是有必要的，可以在不同的數(shù)據(jù)成員中分別存放不同的數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)分別對(duì)它們進(jìn)行初始化。但在大多數(shù)情況下，這種現(xiàn)象是人們不希望出現(xiàn)的。因?yàn)楸Ａ舳喾輸?shù)據(jù)成員的拷貝，不僅占用較多的存儲(chǔ)空間，還增加了訪(fǎng)問(wèn)這些成員時(shí)的困難，容易出錯(cuò)。而且在實(shí)際上，并不需要有多份拷貝。

C++提供虛基類(lèi)(virtual base class)的方法，使得在繼承間接共同基類(lèi)時(shí)只保留一份成員。假設(shè)類(lèi)D是類(lèi)B和類(lèi)C公用派生類(lèi)，而類(lèi)B和類(lèi)C又是類(lèi)A的派生類(lèi)，如圖11.21所示。 設(shè)類(lèi)A有數(shù)據(jù)成員data和成員函數(shù)fun；派生類(lèi)B和C分別從類(lèi)A繼承了data和fun，此外類(lèi)B還增加了自己的數(shù)據(jù)成員data_b，類(lèi)C增加了數(shù)據(jù)成員data_c。如果不用虛基類(lèi)，就會(huì)在類(lèi)D中保留了類(lèi)A成員data的兩份拷貝，分別表示為int B::data和int C::data。同樣有兩個(gè)同名的成員函數(shù)，表示為void B::fun()和void C::fun()。類(lèi)B中增加的成員data_b和類(lèi)C中增加的成員dat_c不同名，不必用類(lèi)名限定。此外，類(lèi)D還增加了自己的數(shù)據(jù)成員data_d和成員函數(shù)fun_d。


圖 11.21
現(xiàn)在，將類(lèi)A聲明為虛基類(lèi)，方法如下： 復(fù)制純文本新窗口

class A //聲明基類(lèi)A

{

// 代碼

};

class B: virtual public A //聲明類(lèi)B是類(lèi)A的公用派生類(lèi)，A是B的虛基類(lèi)

{

// 代碼

};

class C: virtual public A //聲明類(lèi)C是類(lèi)A的公用派生類(lèi)，A是C的虛基類(lèi)

{

// 代碼

};

class A //聲明基類(lèi)A {// 代碼 }; class B: virtual public A //聲明類(lèi)B是類(lèi)A的公用派生類(lèi)，A是B的虛基類(lèi) {// 代碼 }; class C: virtual public A //聲明類(lèi)C是類(lèi)A的公用派生類(lèi)，A是C的虛基類(lèi) {// 代碼 }; 注意: 虛基類(lèi)并不是在聲明基類(lèi)時(shí)聲明的，而是在聲明派生類(lèi)時(shí)，指定繼承方式時(shí)聲明的。因?yàn)橐粋€(gè)基類(lèi)可以在生成一個(gè)派生類(lèi)時(shí)作為虛基類(lèi)，而在生成另一個(gè)派生類(lèi)時(shí)不作為虛基類(lèi)。

聲明虛基類(lèi)的一般形式為：
? ?class 派生類(lèi)名: virtual 繼承方式 ?基類(lèi)名
即在聲明派生類(lèi)時(shí)，將關(guān)鍵字 virtual 加到相應(yīng)的繼承方式前面，經(jīng)過(guò)這樣的聲明后，當(dāng)基類(lèi)通過(guò)多條派生路徑被一個(gè)派生類(lèi)繼承時(shí)，該派生類(lèi)只繼承該基類(lèi)一次，也就是說(shuō)，基類(lèi)成員只保留一次。

需要注意：為了保證虛基類(lèi)在派生類(lèi)中只繼承一次，應(yīng)當(dāng)在該基類(lèi)的所有直接派生類(lèi)中聲明為虛基類(lèi)。否則仍然會(huì)出現(xiàn)對(duì)基類(lèi)的多次繼承。

如果在派生類(lèi)B和C中將類(lèi)A聲明為虛基類(lèi)，而在派生類(lèi)D中沒(méi)有將類(lèi)A聲明為虛基類(lèi)，則在派生類(lèi)E中，雖然從類(lèi)B和C路徑派生的部分只保留一份基類(lèi)成員，但從類(lèi)D路徑派生的部分還保留一份基類(lèi)成員。

虛基類(lèi)的初始化

如果在虛基類(lèi)中定義了帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，而且沒(méi)有定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，則在其所有派生類(lèi)(包括直接派生或間接派生的派生類(lèi))中，通過(guò)構(gòu)造函數(shù)的初始化表對(duì)虛基類(lèi)進(jìn)行初始化。例如 復(fù)制純文本新窗口

class A //定義基類(lèi)A

{

A(int i){ } //基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，有一個(gè)參數(shù)};

class B :virtual public A //A作為B的虛基類(lèi)

{

B(int n):A(n){ } //B類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)虛基類(lèi)初始化

};

class C :virtual public A //A作為C的虛基類(lèi)

{

C(int n):A(n){ } //C類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)虛基類(lèi)初始化

};

class D :public B,public C //類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)所有基類(lèi)初始化

{

D(int n):A(n),B(n),C(n){ }

};

class A //定義基類(lèi)A {A(int i){ } //基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，有一個(gè)參數(shù)}; class B :virtual public A //A作為B的虛基類(lèi) {B(int n):A(n){ } //B類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)虛基類(lèi)初始化 }; class C :virtual public A //A作為C的虛基類(lèi) {C(int n):A(n){ } //C類(lèi)構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)虛基類(lèi)初始化 }; class D :public B,public C //類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對(duì)所有基類(lèi)初始化 {D(int n):A(n),B(n),C(n){ } }; 注意: 在定義類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，與以往使用的方法有所不同。以往，在派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中只需負(fù)責(zé)對(duì)其直接基類(lèi)初始化，再由其直接基類(lèi)負(fù)責(zé)對(duì)間接基類(lèi)初始化。現(xiàn)在，由于虛基類(lèi)在派生類(lèi)中只有一份數(shù)據(jù)成員，所以這份數(shù)據(jù)成員的初始化必須由派生類(lèi)直接給出。如果不由最后的派生類(lèi)直接對(duì)虛基類(lèi)初始化，而由虛基類(lèi)的直接派生類(lèi)（如類(lèi)B和類(lèi)C）對(duì)虛基類(lèi)初始化，就有可能由于在類(lèi)B和類(lèi)C的構(gòu)造函數(shù)中對(duì)虛基類(lèi)給出不同的初始化參數(shù)而產(chǎn)生矛盾。所以規(guī)定：在最后的派生類(lèi)中不僅要負(fù)責(zé)對(duì)其直接基類(lèi)進(jìn)行初始化，還要負(fù)責(zé)對(duì)虛基類(lèi)初始化。

有的讀者會(huì)提出：類(lèi)D的構(gòu)造函數(shù)通過(guò)初始化表調(diào)了虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)A，而類(lèi)B和類(lèi)C的構(gòu)造函數(shù)也通過(guò)初始化表調(diào)用了虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)A，這樣虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)豈非被調(diào)用了3次？大家不必過(guò)慮，C++編譯系統(tǒng)只執(zhí)行最后的派生類(lèi)對(duì)虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，而忽略虛基類(lèi)的其他派生類(lèi)(如類(lèi)B和類(lèi)C) 對(duì)虛基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，這就保證了虛基類(lèi)的數(shù)據(jù)成員不會(huì)被多次初始化。

虛基類(lèi)的簡(jiǎn)單應(yīng)用舉例

[例11.9] 在例11. 8（具體代碼請(qǐng)查看：C++類(lèi)的多重繼承）的基礎(chǔ)上，在Teacher類(lèi)和Student類(lèi)之上增加一個(gè)共同的基類(lèi)Person。作為人員的一些基本數(shù)據(jù)都放在Person中，在 Teacher類(lèi)和Student類(lèi)中再增加一些必要的數(shù)據(jù)。可寫(xiě)出以下程序： 復(fù)制純文本新窗口

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

//聲明公共基類(lèi)Person

class Person

{

public:

Person(string nam,char s,int a) //構(gòu)造函數(shù)

{

name=nam;

sex=s;

age=a;

}

protected: //保護(hù)成員

string name;

char sex;

int age;

};

?

//聲明Person的直接派生類(lèi)Teacher

class Teacher:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類(lèi)

{

public:

Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)//構(gòu)造函數(shù)

{

title=t;

}

protected: //保護(hù)成員

string title; //職稱(chēng)

};

?

//聲明Person的直接派生類(lèi)Student

class Student:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類(lèi)

{

public:

Student(string nam,char s,int a,float sco) //構(gòu)造函數(shù)

:Person(nam,s,a),score(sco){ } //初始化表

protected: //保護(hù)成員

float score; //成績(jī)

};

?

//聲明多重繼承的派生類(lèi)Graduate

class Graduate:public Teacher,public Student //Teacher和Student為直接基類(lèi)

{

public:

Graduate(string nam,char s,int a, string t,float sco,float w)//構(gòu)造函數(shù)

:Person(nam,s,a),Teacher(nam,s,a,t),Student(nam,s,a,sco),wage(w){}

//初始化表

void show( ) //輸出研究生的有關(guān)數(shù)據(jù)

{

cout<<"name:"<<name<<endl;

cout<<"age:"<<age<<endl;

cout<<"sex:"<<sex<<endl;

cout<<"score:"<<score<<endl;

cout<<"title:"<<title<<endl;

cout<<"wages:"<<wage<<endl;

}

private:

float wage; //工資

};

?

//主函數(shù)

int main( )

{

Graduate grad1("Wang-li",'f',24,"assistant",89.5,1234.5);

grad1.show( );

return 0;

}

#include <iostream> #include <string> using namespace std; //聲明公共基類(lèi)Person class Person { public:Person(string nam,char s,int a) //構(gòu)造函數(shù){name=nam;sex=s;age=a;} protected: //保護(hù)成員string name;char sex;int age; };//聲明Person的直接派生類(lèi)Teacher class Teacher:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類(lèi) { public: Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)//構(gòu)造函數(shù){title=t;} protected: //保護(hù)成員string title; //職稱(chēng) };//聲明Person的直接派生類(lèi)Student class Student:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類(lèi) { public:Student(string nam,char s,int a,float sco) //構(gòu)造函數(shù):Person(nam,s,a),score(sco){ } //初始化表 protected: //保護(hù)成員float score; //成績(jī) };//聲明多重繼承的派生類(lèi)Graduate class Graduate:public Teacher,public Student //Teacher和Student為直接基類(lèi) { public:Graduate(string nam,char s,int a, string t,float sco,float w)//構(gòu)造函數(shù):Person(nam,s,a),Teacher(nam,s,a,t),Student(nam,s,a,sco),wage(w){}//初始化表void show( ) //輸出研究生的有關(guān)數(shù)據(jù){cout<<"name:"<<name<<endl;cout<<"age:"<<age<<endl;cout<<"sex:"<<sex<<endl;cout<<"score:"<<score<<endl;cout<<"title:"<<title<<endl;cout<<"wages:"<<wage<<endl;} private:float wage; //工資 };//主函數(shù) int main( ) {Graduate grad1("Wang-li",'f',24,"assistant",89.5,1234.5);grad1.show( );return 0; }
對(duì)程序的兩點(diǎn)說(shuō)明：
1) 請(qǐng)注意各類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)的寫(xiě)法。在Person類(lèi)中定義了包含3個(gè)形參的構(gòu)造函數(shù)，用它對(duì)數(shù)據(jù)成員name、sex和age進(jìn)行初始化。在Teacher和Student類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中，按規(guī)定要在初始化表中包含對(duì)基類(lèi)的初始化，盡管對(duì)虛基類(lèi)來(lái)說(shuō)，編譯系統(tǒng)不會(huì)由此調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，但仍然應(yīng)當(dāng)按照派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的統(tǒng)一格式書(shū)寫(xiě)。在最后派生類(lèi)Graduate的構(gòu)造函數(shù)中，既包括對(duì)虛基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，也包括對(duì)其直接基類(lèi)的初 始化。

2) 在Graduate類(lèi)中，只保留一份基類(lèi)的成員，因此可以用Graduate類(lèi)中的show函數(shù)引用Graduate類(lèi)對(duì)象中的公共基類(lèi)Person的數(shù)據(jù)成員name、sex、age的值，不需要加基類(lèi)名和域運(yùn)算符（::），不會(huì)產(chǎn)生二義性。

可以看到：使用多重繼承時(shí)要十分小心，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)二義性問(wèn)題。前面介紹的例子是簡(jiǎn)單的，如果派生的層次再多一些，多重繼承更復(fù)雜一些，程序設(shè)計(jì)人員很容易陷人迷 魂陣，程序的編寫(xiě)、調(diào)試和維護(hù)工作都會(huì)變得更加困難。因此，許多專(zhuān)業(yè)人員認(rèn)為：不要提倡在程序中使用多重繼承，只有在比較簡(jiǎn)單和不易出現(xiàn)二義性的情況或?qū)嵲诒匾獣r(shí)才使用多重繼承，能用單一繼承解決的問(wèn)題就不要使用多重繼承。也是由于這個(gè)原因，有些面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言（如Java，Smalltalk）并不支持多重繼承。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++虚基类详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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