继承（六）—— 菱形继承的问题以及解决方案（初识虚基表）

 目录

一、什么是菱形继承

二、菱形继承存在的问题

三、菱形继承的解决方案 —— 虚拟继承

1、未使用虚拟继承

2、使用虚拟继承以后

四、虚基表 

1、如何理解虚基表

2、虚基表的应用场合

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一、什么是菱形继承

C++继承允许多继承，即一次继承多个父类，而菱形继承是多继承的一种特殊情况。示意图如下：

二、菱形继承存在的问题

假设Person类有一个成员变量_age，Student类的对象中包含了这个 _age 成员，Teacher类的对象中也包含了 _age 成员，但是 Assistant 类依次继承了 Student 和 Teacher类，不考虑其他成员，就最终结果而言，Assistant类中确实包含了两份 _age 成员。

这就导致了菱形继承的 冗余性 和 二义性。

• 冗余性：存在重复的数据，比如_age 要存两份
• 二义性：如果要访问 _age 成员，是访问 Student 类的 _age，还是访问 Teacher类的_age

三、菱形继承的解决方案 —— 虚拟继承

为了解决菱形继承存在的冗余性和二义性，C++引入了虚拟继承的概念。其实就是将 Student 类和 Teacher 类重复的部分，放到一个公共位置，访问的时候，直接访问这块公共位置。下面从内存的角度比对一下，使用虚拟继承前后，成员变量是如何排布的。

1、未使用虚拟继承

假设 A、B、C、D四个类的菱形继承关系如下，站在D类继承以后的角度，我们可以这样理解

• B类有两个成员 _a、_b
• C类有两个成员 _a、_c
• D类有一个成员 _d

测试代码如下：

int main()
{
   D d;
   d.B::_a = 1;      
   d.C::_a = 2;    
   d._b = 3;         
   d._c = 4;       
   d._d = 5;      
   return 0;    
}

从内存存放的方式来看，很显然，保存了两份 _a，保存的顺序是和继承顺序是一致的。 

2、使用虚拟继承以后

使用虚拟继承要用到 virtual 关键字， 问题的本质就在于 B 类和 C 类继承了同一个类，因此要在问题的源头解决，让 B类 和 C类分别虚拟继承 A类。

 测试代码如下：

int main()
{
   D d;
   d.B::_a = 1;      
   d.C::_a = 2;    
   d._b = 3;         
   d._c = 4;       
   d._d = 5;      
   return 0;    
}

使用了虚继承以后，确实解决了冗余性和二义性，但是也多了 两个不认识的东西，似乎是一个地址，下面我们可以继续使用内存来看看这个地址指向的是什么。

四、虚基表 

1、如何理解虚基表

我们先看第一个地址，内存是小端存储，实际的地址是 00 0c 9b e0，使用新的内存窗口看一下这个地址指向了哪里。第二个地址也是同理。

14的十进制是 20 ，0c的十进制是 12。很巧的是，第一个地址到公共部分 _a 的距离正好是 20 个字节，第二个地址到公共部分的距离也正好是 12 个字节，因此，内存中存储的第一个地址代表了B类相对于公共部分的偏移量，第二个地址代表了C类相对于公共部分的偏移量。

我们把存储偏移量（相对距离）的地方称为 虚基表，而被多个类虚拟继承的 A类称为 虚基类。 

2、虚基表的应用场合

B、C类虚继承 了A类，公共成员 _a 直接被放到了一个公共地址，但是如果 B 要找 _a 呢，比如

D d;
B b = d;    // 将子类对象d赋给父类对象 b, 此时会发生切片

这种情况下 b 要找 成员 _a 就需要通过虚基表来查找。