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news 2026/4/6 12:59:31

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C++棱形继承

在 C++ 中，在使用多继承时，如果发生了如果类 A 派生出类 B 和类 C，类 D 继承自类 B 和类 C，这时候就发生了菱形继承。

如果发生了菱形继承，这个时候类 A 中的成员变量和成员函数继承到类 D 中变成了两份

一份来自 A–>B–>D 这条路径，另一份来自 A–>C–>D 这条路径。如下图所示：

在这里插入图片描述
在一个派生类中保留间接基类的多份同名成员，虽然可以在不同的成员变量中分别存放不同的数据，但大多数情况下这是多余的：因为保留多份成员变量不仅占用较多的存储空间，还容易产生命名冲突

假如类 A 有一个成员变量 a，那么在类 D 中直接访问 a 就会产生歧义，编译器不知道它究竟来自 A -->B–>D 这条路径，还是来自 A–>C–>D 这条路径

为了解决菱形继承出现的数据冗余的问题，C++ 提出了虚继承，虚继承使得派生类中只保留一份间接基类的成员

C++虚继承

虚继承的目的是让某个类做出声明，承诺愿意共享它的基类

其中，这个被共享的基类就称为虚基类（Virtual Base Class），菱形继承中的顶层类就是一个虚基类

在这种机制下，不论虚基类在继承体系中出现了多少次，在派生类中都只包含一份虚基类的成员

虚继承关系，如下图所示：

在这里插入图片描述
观察这个新的继承体系，我们会发现虚继承的一个不太直观的特征：

必须在虚派生的真实需求出现前就已经完成虚派生的操作。在上图中，当定义 D 类时才出现了对虚派生的需求，但是如果 B 类和 C 类不是从 A 类虚派生得到的，那么 D 类还是会保留 A 类的两份成员。

换个角度讲，虚派生只影响从指定了虚基类的派生类中进一步派生出来的类，它不会影响派生类本身。

在实际开发中，位于中间层次的基类将其继承声明为虚继承一般不会带来什么问题。通常情况下，使用虚继承的类层次是由一个人或者一个项目组一次性设计完成的。对于一个独立开发的类来说，很少需要基类中的某一个类是虚基类，况且新类的开发者也无法改变已经存在的类体系。

C++ 标准库中的 iostream 类就是一个虚继承的实际应用案例。iostream 从 istream 和 ostream 直接继承而来，而 istream 和 ostream 又都继承自一个共同的名为 base_ios 的类，是典型的菱形继承。此时 istream 和 ostream 必须采用虚继承，否则将导致 iostream 类中保留两份 base_ios 类的成员。

iostream 继承体系如下图：

在这里插入图片描述

使用案例：

#include <iostream>
using namespace std;
// 间接基类A
class A
{
protected:int m_a;
};
// 直接基类B
class B: virtual public A
{
protected:int m_b;
};
// 直接基类C
class C: virtual public A
{
protected:int m_c;
};
//派生类D
class D: public B, public C
{
public:void seta(int a){ m_a = a;   //命名冲突}void setb(int b){ m_b = b;   //正确}void setc(int c){ m_c = c;   //正确}  void setd(int d){ m_d = d;   //正确}  
private:int m_d;
};
int main()
{cout << "嗨客网(www.haicoder.net)\n" << endl;D d;return 0;
}