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【C++继承】关于继承的细节分析

2025/4/4 20:44:00 来源:https://blog.csdn.net/peng_lv/article/details/146965970  浏览:    关键词:【C++继承】关于继承的细节分析
  1. 继承的本质

继承的本质是一种复用,即保持原有类的特之外,还可以进行扩展。而继承后由于扩展就会产生其他复杂的问题,以下会会列举出继承产生的主要问题,并对问题进行分析

  1. 继承产生的二义性及数据冗余的问题

在多继承时,如果父类都继承了同一个类,这时就不能直接访问父类的成员,而是必须指定是哪个类(如f.Derived1::show();)。

#include <iostream>class Base {
public:Base(int val) : baseValue(val) {}void show() const { std::cout << "Base value: " << baseValue << std::endl; }protected:int baseValue;
};class Derived1 : public Base {
public:Derived1(int val) : Base(val) {}
};class Derived2 : public Base {
public:Derived2(int val) : Base(val) {}
};class Final : public Derived1, public Derived2 {
public:Final(int val) : Derived1(val), Derived2(val) {}
};int main() {Final f(10);f.show(); // 错误:二义性,不知道是Derived1还是Derived2中的show()f.Derived1::show();return 0;
}

同时,多个父类继承于同一类时,会产生数据冗余。代码如下更改,derived1和derived2分别打印baseValue的地址,会发现两边的地址不同,即derived1和derived2继承的于Base的baseValue是分开的,可以得出结论——直接继承,在那条继承通道上会产生各自的继承副本,数据与其他继承通道是不共享的。

#include <iostream>class Base {
public:Base(int val) : baseValue(val) {}void show() const { std::cout << "Base value: " << baseValue << std::endl; }
protected:int baseValue;
};class Derived1 : public Base {
public:Derived1(int val) : Base(val) {}void fun1(){printf("Derived1 baseValu: %p\n", &baseValue);}
};class Derived2 : public Base {
public:Derived2(int val) : Base(val) {}void fun1(){printf("Derived2 baseValu : %p\n", &baseValue);}
};class Final : public Derived1, public Derived2
{
public:Final(int val) : Derived1(val), Derived2(val) {}
};int main() {Final f(10);f.Derived1::fun1();f.Derived2::fun1();return 0;
}

这就是虚继承提出的必要性,虚继承解决了上述问题,确保无论有多少条路径继承自基类,派生类中只会有一个基类的实例。这样可以避免数据冗余和二义性问题。

#include <iostream>class Base {
public:Base(int val) : baseValue(val) {}void show() const { std::cout << "Base value: " << baseValue << std::endl; }
protected:int baseValue;
};class Derived1 :virtual public Base 
//class Derived1 : public Base
{
public:Derived1(int val) : Base(val) {}void fun1(){printf("Derived1 baseValu: %p\n", &baseValue);}
};class Derived2 :virtual public Base
//class Derived2 :public Base
{
public:Derived2(int val) : Base(val) {}void fun1(){printf("Derived2 baseValu : %p\n", &baseValue);}
};class Final : public Derived1, public Derived2
{
public:Final(int val) : Derived1(val), Derived2(val),Base(val) {}
};int main() {Final f(10);f.Derived1::fun1();f.Derived2::fun1();return 0;
}

普通继承的特点:
  1. 多份基类副本:如果一个类通过多个路径继承同一个基类,则每个路径都有一个独立的基类副本。
  2. 可能引起二义性:当试图访问基类的成员时,编译器无法确定使用哪个副本,从而导致二义性错误。
  3. 构造顺序简单:派生类构造函数直接调用其直接基类的构造函数。
虚继承的特点:
  1. 单一基类副本:无论通过多少条路径继承同一个基类,派生类中只会有一个基类的实例。
  2. 解决二义性问题:消除了由于多重继承引起的二义性问题。
  3. 复杂的构造顺序:需要显式调用虚基类的构造函数。通常,虚基类的构造函数应在最远派生类的初始化列表中被调用,而不是在中间基类中调用。

当然,直接继承与虚拟继承从实质上讲并不是说谁优谁劣,个人认为不排除需要有当你不需要共享基类实例,可以使用普通继承的。

3、父类和子类有同名成员

父类和子类有同名成员时,这种情况子类会隐藏父类的成员。

class Base
{
public:Base(int val):_val(val){}void getVal(){cout << "Base _val: " << _val << endl;}
protected:int _val;
};class Derived1:public Base
{
public:Derived1(int n):Base(n),_dval(n){}void getVal(){cout << "Derived _dval: " << _dval << endl;}
protected:int _dval;
};int main()
{Derived1 d1(1);d1.getVal();return 0;
}

其实隐藏是很好理解的,即就近原则,在Derived1中有getVal()函数,则Derived1中的getVal()函数是更加靠近d1的,所以会优先调用Derived1中的getVal()。当然也可以指定调用Base中的getVal()。

以上展示的是同名成员函数,同理同名成员变量也是同样的原理。

4、虚函数

谈到隐藏的时候就不得不提到虚函数。如果父类的函数是虚函数,子类中的同名函数会覆盖(而不是隐藏)父类的函数。父类指针或引用调用 show(),也会执行子类中的版本,这就是多态。这里不过多介绍多态。

class Base
{
public:Base(int val):_val(val){}virtual void getVal(){cout << "Base _val: " << _val << endl;}
protected:int _val;
};class Derived1:public Base
{
public:Derived1(int n):Base(n),_dval(n+1){}virtual void getVal() override{cout << "Derived _dval: " << _dval << endl;}
protected:int _dval;
};int main()
{/*Derived1 d1(1);d1.getVal();d1.Base::getVal();*/Base* b;b = new Derived1(1);b->getVal();return 0;
}

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