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c++ 钻石继承

2024-07-25 19:25:44   226人阅读

在C++中，什么叫做钻石问题（也可以叫菱形继承问题），怎么避免它？

 

下面的图表可以用来解释钻石问题。

 

 

 

假设我们有类B和类C，它们都继承了相同的类A。另外我们还有类D，类D通过多重继承机制继承了类B和类C。因为上述图表的形状类似于钻石（或者菱形），因此这个问题被形象地称为钻石问题（菱形继承问题）。现在，我们将上面的图表翻译成具体的代码：

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. /* 
  2. Animal类对应于图表的类A 
  3. */  
  4.                                   
  5. class Animal { /* ... */ }; // 基类  
  6. {  
  7. int weight;  
  8.   
  9. public:  
  10.   
  11. int getWeight() { return weight;};  
  12.   
  13. };  
  14.   
  15. class Tiger : public Animal { /* ... */ };  
  16.   
  17. class Lion : public Animal { /* ... */ }      
  18.                           
  19. class Liger : public Tiger, public Lion { /* ... */ };    


在上面的代码中，我们给出了一个具体的钻石问题例子。Animal类对应于最顶层类（图表中的A），Tiger和Lion分别对应于图表的B和C，Liger类（狮虎兽，即老虎和狮子的杂交种)对应于D。

 

现在，问题是如果我们有这种继承结构会出现什么样的问题。

看看下面的代码后再来回答问题吧。

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. int main( )  
  2. {  
  3. Liger lg ;  
  4.   
  5. /*编译错误，下面的代码不会被任何C++编译器通过 */  
  6.   
  7. int weight = lg.getWeight();    
  8. ｝  

 

 

在我们的继承结构中，我们可以看出Tiger和Lion类都继承自Animal基类。所以问题是：因为Liger多重继承了Tiger和Lion类，因此Liger类会有两份Animal类的成员（数据和方法），Liger对象"lg"会包含Animal基类的两个子对象。

所以，你会问Liger对象有两个Animal基类的子对象会出现什么问题？再看看上面的代码-调用"lg.getWeight()"将会导致一个编译错误。这是因为编译器并不知道是调用Tiger类的getWeight()还是调用Lion类的getWeight()。所以，调用getWeight方法是不明确的，因此不能通过编译。

 

钻石问题的解决方案：

 

我们给出了钻石问题的解释，但是现在我们要给出一个钻石问题的解决方案。如果Lion类和Tiger类在分别继承Animal类时都用virtual来标注，对于每一个Liger对象，C++会保证只有一个Animal类的子对象会被创建。看看下面的代码:

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. class Tiger : virtual public Animal { /* ... */ };  
  2.   
  3. class Lion : virtual public Animal { /* ... */ }  


你可以看出唯一的变化就是我们在类Tiger和类Lion的声明中增加了"virtual"关键字。现在类Liger对象将会只有一个Animal子对象，下面的代码编译正常:

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. int main( )  
  2. {  
  3. Liger lg ;  
  4.   
  5. /*既然我们已经在Tiger和Lion类的定义中声明了"virtual"关键字，于是下面的代码编译OK */  
  6.   
  7. int weight = lg.getWeight();    
  8. }  

 

 

因为Java不支持多继承，所以不会出现菱形继承问题。但是Java可以通过接口间接实现多重继承。

 

[java] view plaincopy
 
    1. Class Mule implements Horse,Donkey  
    2. {  
    3.     /* Horse和Donkey是接口*/  
    4. }  

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