C++ 继承与接口 知识点 小结（一）

标签：覆盖   虚函数   虚继承   虚指针   多重继承   

【摘要】
要求理解覆盖、重载、隐藏的概念与相互之间的区别；熟记类继承中对象、函数的访问控制；掌握虚函数、虚函数表、虚函数指针的联系；理解区分虚函数和虚继承在虚方法、虚指针在空间分配上的重点与难点；熟练使用多重继承，要求能区分基类的同名函数和基类的空间布局。

【正文】

类继承中的覆盖

#include<iostream>
using namespace std;

class A
{
protected:
    int m_data;
public:
    A(int data = 0)
    {
        m_data = data;
    }
    int GetData()
    {
        return doGetData();
    }
    virtual int doGetData()
    {
        return m_data;
    }
};

class B : public A
{
protected:
    int m_data;
public:
    B(int data = 1)
    {
        m_data = data;
    }
    int doGetData()
    {
        return m_data;
    }

};

class C : public B
{
protected:
    int m_data;
public:
    C(int data = 2)
    {
        m_data = data;
    }
};

int main ()
{
    C c(10);

    cout << c.GetData() <<endl;      
    //C中未定义，故调用B中的，但是B中也未定义，故调用A中的GetData()，因为A中的doGetData()是虚函数，所以调用B类中的doGetData()，而B类的doGetData()返回B::m_data， 故输出 1。
    cout << c.A::GetData() <<endl;
    //因为A中的doGetData()是虚函数，所以调用B类中的doGetData()，而B类的doGetData()返回B::m_data，故输出 1。
    cout << c.B::GetData() <<endl;
    //肯定是B类的返回值 1 了。
    cout << c.C::GetData() <<endl;
    //C类中未重定义GetData()，故调用从B继承来的GetData()，但是B类也未定义，所以调用A中的GetData(),因为A中的doGetData()是虚函数，所以调用B类的doGetData(),股输出为1

    cout << c.doGetData() <<endl;
    //B类的返回值 1 了。
    cout << c.A::doGetData() <<endl;
    //因为直接调用了A的doGetData() ，所以输出0。
    cout << c.B::doGetData() <<endl;
    //调用了B的doGetData()，所以输出 1。
    cout << c.C::doGetData() <<endl;
    //调用了B的doGetData()，所以输出 1。
    return 0;
}

这里需要注意的是，第二个和第六个输出，此处单独列出并解析

    cout << c.A::GetData() <<endl;
    cout << c.A::doGetData() <<endl;

这里两个虽然都是调用A类中的函数，但是，一个是成员函数调用虚函数一个是直接调用虚函数；

第一个函数是成员函数调用虚函数，本类中无该虚函数的定义声明，故找到最近的基类系虚函数；

第二个函数直接调用虚函数，直接去调用类中查找，故找到调用类结果即可。

• 这里要注意存在一个就近调用，如果父类存在相关接口则优先调用父类接口，如果父类也不存在相关接口则调用祖父辈接口。
• 关于覆盖的概念：指针的数据类型是实函数的类型，指针指向的对象的数据类型，是虚函数的数据类型。
• 详见：C++ 覆盖 重载 隐藏 浅析
• 详址：http://blog.csdn.net/u013630349/article/details/46706299

类继承中的访问控制

虚函数继承和虚继承

虚方法（虚函数）

每个含有虚方法（虚函数）对象里有虚表指针，指向虚表。虚表里存放了虚函数的地址，虚函数表是顺序存放虚函数地址的，不需要用到链表。所以，类中的每一个对象都有一个链表来存虚方法地址，那就是虚表。

虚函数的实现要求对象携带额外的信息，这些信息用于在运行时确定后该对象应该调用哪一个虚函数，典型的情况下，这个信息具有一种被称为vptr虚函数指针的指针形式，vptr指向一个被称为vtbl的虚函数表函数指针数组，每一个虚函数都关联到vtbl，当一个对象调用了虚函数，实际的被调用函数通过下面步骤确定，找到对象的vptr指向的vtbl,之后在vtbl中寻找合适的函数指针。

虚函数的缺点

虚函数最主要的缺点是执行效率较低，看一看虚拟函数引发的多态性的实现过程，你就能体会到其中的原因，另外就是由于要携带额外的信息（VPTR），所以导致类多占的内存空间也会比较大，对象也是一样的。

虚函数、虚函数表、虚函数指针的联系

每一个具有虚函数的类都有一个虚函数表VTABLE，里面按在类中声明的虚函数的顺序存放着虚函数的地址，这个虚函数表VTABLE是这个类的所有对象所共有的，也就是说无论用户声明了多少个类对象，但是这个VTABLE虚函数表只有一个。

在每个具有虚函数的类的对象里面都有一个VPTR虚函数指针，这个指针指向VTABLE的首地址，每个类的对象都有这么一种指针。

虚函数的继承

1）空类、单一继承的空类、多重继承的空类所占空间大小为：1（字节，下同）；

2）一个类中，虚函数本身、成员函数（包括静态与非静态）和静态数据成员都是不占用类对象的存储空间的；

3）类对象的大小=各非静态数据成员（包括父类的非静态数据成员但都不包括所有的成员函数）的总和+ vfptr指针(多继承下可能不止一个)+vbptr指针(多继承下可能不止一个)+编译器额外增加的字节。

4）当类中声明了虚函数（不管是1个还是多个），那么在实例化对象时，编译器会自动在对象里安插一个指针vPtr指向虚函数表VTable；

#include<iostream>
#include<memory.h>
#include<assert.h>

using namespace std;
class A
{
    char k[3];                 所占的大小为3
    public:
    virtual void aa(){};       虚指针大小为4
};
class B : public virtual A
{
    char j[3];
    public:
        virtual void bb(){};
};
class C : public virtual B
{
    char i[3];
    public:
        virtual void cc(){};
};
int main(int argc, char *argv[])
{
    cout << "sizeof(A): " << sizeof(A) << endl;   大小为4(char)+4(虚表)=8
    cout << "sizeof(B): " << sizeof(B) << endl;   大小为8(A副本)+4(char)+4(虚表)=16
    cout << "sizeof(C): " << sizeof(C) << endl;   大小为16(B副本)+4(char)+4(虚表)=24
    return 0;
}

什么是虚继承？它和一般的继承有什么不同？有什么用

虚拟继承是多重继承中特有的概念。虚拟基类是为了解决多重继承而出现的，可以节省内存空间

请看下图：

在图 1中，类D接触自类B和类C，而类B和类C都继承自类A，因此出现了图 2所示的情况。

在图 2中，类D中会出现两次A。为了节省内存空间，可以将B、C对A的继承定义为虚拟继承，而A成了虚拟基类。最后形成了图 3。

区分虚函数和虚继承

虚拟继承是多重继承中特有的概念,是为解决多重继承的。用虚继承可以节省内存空间

虚函数是面向对象多态性的主要方式，通过继承基类中的虚函数在子类中重载实现不同操做。继承的虚函数在子类中不需要加virtual，默认就是虚函数。可以被它的子类覆盖。

如果不是虚继承的类，即便有虚函数也不会因此增加存储空间，如果是虚继承的泪，没有虚函数就添加一个虚指针空间，有虚函数不论多少个，就添加两个虚指针空间！！！

详见：C++ 深入理解 继承和直接继承

详址：http://blog.csdn.net/u013630349/article/details/47057929

多重继承

多重继承优缺点

优点：

简单、清晰、更加有利于复用，对象可以调用多个基类中的接口

缺点：

1）二义性，例如类A派生了B和C，而B和C共同派生了D,麻烦就出现了，这种中间大两头小的继承树有个形象的名字：叫做砖石型继承树（DOD）；

2）使得父类指针指向子类对象变得很麻烦，得用C++的dynamic_cast来执行强制转换，这个东西也很麻烦，因为它是运行期间而非编译期间进行转换的，它要求编译器允许RTTI；

3）多重继承还会使子类的vtable变得不同寻常，因为子类的vtable中绝对不可能包含完整的有序的两个父类的vtable，因此每个父类对象都添加了一个指针。

多重继承优缺点简版

优点：多种功能，加快任务实现。

缺点：多重性格，易得精神分裂。

多重继承的声明：

声明一个类Jetplane，它是从Rocket和Airplane继承而来的

class JetPlane:public Rocket, public Airplane

在多继承的时候，如果一个类继承同时继承自class A和class B,而class A和B中有一个函数叫foo()，如何明确地在子类中指出覆盖的是哪个父类的foo()

#include<iostream>
#include<memory.h>
#include<assert.h>

using namespace std;
class A
{
    public:
        void foo(){};
};
class B
{
    public:
    void foo(){};
};
class D：public A, public B
{
};
int main()
{
    D d;
    d.A::foo();
    return 0;
}

基类和派生类的地址和布局的问题

#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
 int m_a;

};

class B
{
 int m_b;
};

class C: public A , public B
{
 int m_c;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
 C *pc=new C;
 B *pb=dynamic_cast<B*>(pc);
 A *pa=dynamic_cast<A*>(pc);

 if (pc==pb)
 {
  cout<<"equal"<<endl;
 }
else
 {
  cout<<"unequal"<<endl;
 }

 if ((int)pc==(int)pb)
 {
  cout<<"equal"<<endl;
 }
 else
 {
  cout<<"unequal"<<endl;
 }
 delete pc;
 return 0;
}

实验结果：第一个相同是因为父类指针指向子类对象的时候，采用多重继承之后用dynamic_cast，导致相等输出equal，第二指针Pc和Pb值是不同的，所以，转换为int型也是不同的。输出unequal。？？？（尚未理解！）

C++ 继承与接口 知识点 小结（一）

标签：覆盖   虚函数   虚继承   虚指针   多重继承   

原文地址：http://blog.csdn.net/u013630349/article/details/47041789