C++的学习之路:21、继承(2)

简介: C++的学习之路:21、继承(2)

一、菱形继承

单继承:一个子类只有一个直接父类时称这个继承关系为单继承,如下图。

多继承:一个子类有两个或以上直接父类时称这个继承关系为多继承,如下图

菱形继承:菱形继承是多继承的一种特殊情况,如下图

如上方就会出现一个问题就是会出现一个人有两个名字 ,从而访问不明确,如下图和下方代码,没注释掉 a._name = "peter";这个代码就会访问不明确,需要显示指定访问哪个父类的成员可以解决二义性问题,但是数据冗余问题无法解决


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;
    a._name = "peter";
    a.Student::_name = "xxx";
    a.Teacher::_name = "yyy";
}

二、虚继承

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去使用。

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 = "peter";
}


虚拟继承解决数据冗余和二义性的原理

为了研究虚拟继承原理,我们给出了一个简化的菱形继承继承体系,再借助内存窗口观察对象成

员的模型 ,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放到的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,指向的一张表。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,也就是图二里面的地址,图三是上面的Person关系菱形虚拟继承的原理解释:

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

三、继承的总结和反思

1. 很多人说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。否则在复杂度及性能上都有问题。

2. 多继承可以认为是C++的缺陷之一,很多后来的OO语言都没有多继承,如Java。

3. 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(white-box reuse)。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 。继承一定程度破坏了基类的封装,基类的改变,对派生类有很大的影响。派生类和基类间的依赖关系很强,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。

四、导图


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