标签：多重继承 数据冗余 dynamic_cast 单继承多接口 接口
我们在学习了 C++ 的继承之后，有没有想过一个类是否被允许继承自多个父类呢？那么在 C++ 中是支持编写多重继承的代码的，即一个子类可以拥有多个父类。此时子类拥有所有父类的成员变量，子类继承所有父类的成员函数，子类对象可以当作任意父类对象来使用。那么多重继承的语法如下所示，其本质与单继承相同！class Derived : public BaseA, public BaseB
{
// ...
};下来我们就以代码为例来进行分析
#include <iostream>
using namespace std;
class BaseA
{
int ma;
public:
BaseA(int a)
{
ma = a;
}
int getA()
{
return ma;
}
};
class BaseB
{
int mb;
public:
BaseB(int b)
{
mb = b;
}
int getB()
{
return mb;
}
};
class Derived : public BaseA, public BaseB
{
int mc;
public:
Derived(int a, int b, int c) : BaseA(a), BaseB(b)
{
mc = c;
}
int getC()
{
return mc;
}
void print()
{
cout << "ma = " << getA() << ", "
<< "mb = " << getB() << ", "
<< "mc = " << mc << endl;
}
};
int main()
{
cout << "sizeof(Derived) = " << sizeof(Derived) << endl;
Derived d(1, 2, 3);
d.print();
cout << "d.getA() = " << d.getA() << endl;
cout << "d.getB() = " << d.getB() << endl;
cout << "d.getC() = " << d.getC() << endl;
cout << endl;
BaseA* pa = &d;
BaseB* pb = &d;
cout << "pa->getA() = " << pa->getA() << endl;
cout << "pb->getB() = " << pb->getB() << endl;
cout << endl;
void* paa = pa;
void* pbb = pb;
if( paa == pbb )
{
cout << "Pointer to the same object!" << endl;
}
else
{
cout << "Error!" << endl;
}
/*
cout << "pa = " << pa << endl;
cout << "pb = " << pb << endl;
cout << "paa = " << paa << endl;
cout << "pbb = " << pbb << endl;
*/
return 0;
}我们在程序中定义了父类 A 和 B，子类 Derived 继承自 A 和 B。我们先来打印下子类的内存大小，按照我们之前学习的知识可知，这肯定为 12。接着是定义了一个子类对象 d，通过调用它的 print 成员函数和继承过来的 get* 函数打印值，看看初始化是否成功。接着是定义了两个父类类型的指针并将他们指向子类对象 d，再用 void* 指针指向两个父类指针，按理说它们都指向的是子类对象 d，所以在下面的判断中，应该是相等的，打印的是 Pointer to the same object! 下来我们编译看看结果
我们可以看到之前分析的都是对的，但是最后一个打印的竟然不是我们所期望的。也就是说，它们虽然指向的都是同一个对象的地址，但是地址竟然不相同。我们再来将注释去掉，看看他们四个的指针究竟是多少？
我们看到他们打印的地址确实不一样。这便是多重继承带来的问题之一了，通过多重继承得到的对象可能拥有“不同的地址”！！！其关系图如下
由上面的关系图我们可以看出它们指向的地址确实是不一样的，一个指向的是子类对象的头部，另一个指向的是腰部，此问题无解。
多重继承的问题之二是可能会产生冗余的成员，如下图
在上面的这幅图中，Teacher 类和 Student 类继承自 People 类，Doctor 类继承自 Teacher 类 和 Student 类。就是一个在读的博士原来是某学校的老师，但是他后来考上了在读的博士，因此他也成了学生。所以他有多重身份，Teacher 会继承 People 类的姓名和年龄，Student 也会继承 People 类的姓名和年龄，这便造成了成员的冗余。下来我们以代码为例来进行分析
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class People
{
string m_name;
int m_age;
public:
People(string name, int age)
{
m_name = name;
m_age = age;
}
void print()
{
cout << "name = " << m_name << ", "
<< "age = " << m_age << endl;
}
};
class Teacher : public People
{
public:
Teacher(string name, int age) : People(name, age)
{
}
};
class Student : public People
{
public:
Student(string name, int age) : People(name, age)
{
}
};
class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age)
{
}
};
int main()
{
Doctor d("zhang san", 22);
d.print();
return 0;
}我们来编译下看看
编译的时候报错了，它说不知道该调用哪个 print 函数。那么我们在 main 函数中指定，分别来调用Teacher 和 Student 的 print 函数来看看
我们看到它打印了两次，这边造成了信息的冗余。当多重继关系出现闭合时将产生数据冗余的问题！！！解决方案是采用虚继承的方式。如下
解决数据冗余问题的方案便是虚继承。使得中间层不再关系顶层父类的初始化，最终子类必须直接调用顶层父类的构造函数。那么这时问题就来了，当在进行架构设计中需要继承时，便无法确定是使用直接继承还是虚继承？如果我们采用直接继承而且是多重继承的话，便会产生数据的冗余；如果是虚继承的话，是可以解决数据冗余的问题，但是在经过了好几次的继承之后，我们还会那么容易的找到顶层父类吗？我们将上面的程序改为虚继承，如下
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class People
{
string m_name;
int m_age;
public:
People(string name, int age)
{
m_name = name;
m_age = age;
}
void print()
{
cout << "name = " << m_name << ", "
<< "age = " << m_age << endl;
}
};
class Teacher : virtual public People
{
public:
Teacher(string name, int age) : People(name, age)
{
}
};
class Student : virtual public People
{
public:
Student(string name, int age) : People(name, age)
{
}
};
class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
Doctor(string name, int age) : People(name, age), Teacher(name, age), Student(name, age)
{
}
};
int main()
{
Doctor d("zhang san", 22);
d.print();
return 0;
}编译看看结果
多重继承的问题之三便是可能会产生多个虚函数表，如下
下来我们还是以代码为例来进行分析
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class BaseA
{
public:
virtual void funcA()
{
cout << "BaseA::funcA()" << endl;
}
};
class BaseB
{
public:
virtual void funcB()
{
cout << "BaseB::funcB()" << endl;
}
};
class Derived : public BaseA, public BaseB
{
};
int main()
{
Derived d;
BaseA* pa = &d;
BaseB* pb = &d;
BaseB* pbe = (BaseB*)pa;
cout << "sizeof(d) = " << sizeof(d) << endl;
cout << "Using pa to call funcA()..." << endl;
pa->funcA();
cout << "Using pb to call funcB()..." << endl;
pb->funcB();
cout << "Using pbe to call funcB()..." << endl;
pbe->funcB();
return 0;
}我们在程序的第 37 行打印对象 d 的内存大小，由于它虚继承了两个类，所以会产生两个虚函数表指针，它的内存大小便会为 8。下来我们通过指针 pa 调用 funcA，很明显它会打印出 BaseA::funcA()，而通过指针 pb 调用 funcB 便打印出 BaseB::funcB()。有意思的来了，我们之前在第 34 行用 BaseB 类型来强制转换 BaseA 类型的指针 pa，我们通过它来打印下，看看会打印出什么。我们期望的是打印 BaseB::funcB()，看看结果呢
我们看到前面打印的确实是如我们所分析的那样，但是最后一个却打印的是 funA 中的内容。我们很惊讶，我们在之前说过在 C++ 中要用新型的转换关键字，继承这便用的是 dynamic_cast，下来我们用它来进行转换，再来打印这几个指针的地址值。
我们看到打印的是我们所期望的内容。而且用强制类型转换的指针 pbe 和用 dynamic_cast 关键字转换的指针 pbc 打印的地址值是不一样的。所以在需要进行强制类型转换时，我们要使用新式类型转换关键字。解决方案便是使用 dynamic_cast，如下
那么多重继承这么多的问题，是不是就不用它了呢？不用的话，生活中的很多现象就用语言没法描述了。因此，我们应该要正确的使用多重继承，那么在工程开发者的“多重继承”方式什么呢？单继承某个类 + 实现（多个）接口。如下
在经过这么多年的发展以后，前辈们便在实际工程中总结出了这些建议：a> 先继承自一个类，然后实现多个接口；b> 父类提供 equal() 成员函数；c> equal() 成员函数用于判断指针是否指向当前对象；d> 与多重继承相关的强制类型转换用 dynamic_cast 完成。
下来我们还是以代码为例进行分析
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Base
{
protected:
int mi;
public:
Base(int i)
{
mi = i;
}
int getI()
{
return mi;
}
bool equal(Base* obj)
{
return (this == obj);
}
};
class Interface1
{
public:
virtual void add(int i) = 0;
virtual void minus(int i) = 0;
};
class Interface2
{
public:
virtual void multiply(int i) = 0;
virtual void divide(int i) = 0;
};
class Derived : public Base, public Interface1, public Interface2
{
public:
Derived(int i) : Base(i)
{
}
void add(int i)
{
mi += i;
}
void minus(int i)
{
mi -= i;
}
void multiply(int i)
{
mi *= i;
}
void divide(int i)
{
if( i != 0 )
{
mi /= i;
}
}
};
int main()
{
Derived d(100);
Derived* p = &d;
Interface1* pInt1 = &d;
Interface2* pInt2 = &d;
cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl; // 100
pInt1->add(10);
pInt2->divide(11);
pInt1->minus(5);
pInt2->multiply(8);
cout << "p->getI() = " << p->getI() << endl; // 40
cout << endl;
cout << "pInt1 == p : " << p->equal(dynamic_cast<Base*>(pInt1)) << endl;
cout << "pInt2 == p : " << p->equal(dynamic_cast<Base*>(pInt2)) << endl;
return 0;
}我们定义了一个父类，定义了两个接口。类 Derived 为多重继承，初始化为 100，在第 79 行便会打印出 100，经过下面四步的操作之后，得到的结果应该是 40。第 90 和 91 行打印的应该都为 1，我们看看编译结果
得到的结果和我们所分析的是一致的。通过对多重继承的学习，总结如下：1、C++ 支持多重继承的编程方式；2、多重继承容易带来的问题有可能出现“同一个对象的地址不同”的情况，虚继承可以解决数据冗余的问题，虚继承使得架构设计可能会出现问题；3、多继承中可能出现多个虚函数表指针；4、与多重继承相关的强制类型转换用 dynamic_cast 完成；5、工程开发中采用“单继承多接口”的方式使用多继承；6、父类提供成员函数用于判断指针是否指向当前对象。
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标签：多重继承 数据冗余 dynamic_cast 单继承多接口 接口
原文地址：http://blog.51cto.com/12810168/2122620
