多繼承（Multiple Inheritance）是指從多個直接基類中產(chǎn)生派生類的能力，多繼承的派生類繼承了所有父類的成員。盡管概念上非常簡單，但是多個基類的相互交織可能會帶來錯綜復雜的設(shè)計問題，命名沖突就是不可回避的一個。

多繼承時很容易產(chǎn)生命名沖突，即使我們很小心地將所有類中的成員變量和成員函數(shù)都命名為不同的名字，命名沖突依然有可能發(fā)生，比如典型的是菱形繼承，如下圖所示：

圖1：菱形繼承

類 A 派生出類 B 和類 C，類 D 繼承自類 B 和類 C，這個時候類 A 中的成員變量和成員函數(shù)繼承到類 D 中變成了兩份，一份來自 A-->B-->D 這條路徑，另一份來自 A-->C-->D 這條路徑。

在一個派生類中保留間接基類的多份同名成員，雖然可以在不同的成員變量中分別存放不同的數(shù)據(jù)，但大多數(shù)情況下這是多余的：因為保留多份成員變量不僅占用較多的存儲空間，還容易產(chǎn)生命名沖突。假如類 A 有一個成員變量 a，那么在類 D 中直接訪問 a 就會產(chǎn)生歧義，編譯器不知道它究竟來自 A -->B-->D 這條路徑，還是來自 A-->C-->D 這條路徑。下面是菱形繼承的具體實現(xiàn)：

//間接基類A
class A{
protected:
    int m_a;
};
//直接基類B
class B: public A{
protected:
    int m_b;
};
//直接基類C
class C: public A{
protected:
    int m_c;
};
//派生類D
class D: public B, public C{
public:
    void seta(int a){ m_a = a; }  //命名沖突
    void setb(int b){ m_b = b; }  //正確
    void setc(int c){ m_c = c; }  //正確
    void setd(int d){ m_d = d; }  //正確
private:
    int m_d;
};
int main(){
    D d;
    return 0;
}

這段代碼實現(xiàn)了上圖所示的菱形繼承，第 25 行代碼試圖直接訪問成員變量 m_a，結(jié)果發(fā)生了錯誤，因為類 B 和類 C 中都有成員變量 m_a（從 A 類繼承而來），編譯器不知道選用哪一個，所以產(chǎn)生了歧義。

為了消除歧義，我們可以在 m_a 的前面指明它具體來自哪個類：

    void seta(int a){ B::m_a = a; }

這樣表示使用 B 類的 m_a。當然也可以使用 C 類的：

    void seta(int a){ C::m_a = a; }

虛繼承（Virtual Inheritance）

為了解決多繼承時的命名沖突和冗余數(shù)據(jù)問題，C++ 提出了虛繼承，使得在派生類中只保留一份間接基類的成員。

在繼承方式前面加上 virtual 關(guān)鍵字就是虛繼承，請看下面的例子：

    //間接基類A
    class A{
    protected:
        int m_a;
    };
    //直接基類B
    class B: virtual public A{  //虛繼承
    protected:
        int m_b;
    };
    //直接基類C
    class C: virtual public A{  //虛繼承
    protected:
        int m_c;
    };
    //派生類D
    class D: public B, public C{
    public:
        void seta(int a){ m_a = a; }  //正確
        void setb(int b){ m_b = b; }  //正確
        void setc(int c){ m_c = c; }  //正確
        void setd(int d){ m_d = d; }  //正確
    private:
        int m_d;
    };
    int main(){
        D d;
        return 0;
    }

這段代碼使用虛繼承重新實現(xiàn)了上圖所示的菱形繼承，這樣在派生類 D 中就只保留了一份成員變量 m_a，直接訪問就不會再有歧義了。虛繼承的目的是讓某個類做出聲明，承諾愿意共享它的基類。

其中，這個被共享的基類就稱為虛基類（Virtual Base Class），本例中的 A 就是一個虛基類。在這種機制下，不論虛基類在繼承體系中出現(xiàn)了多少次，在派生類中都只包含一份虛基類的成員。

現(xiàn)在讓我們重新梳理一下本例的繼承關(guān)系，如下圖所示：

圖2：使用虛繼承解決菱形繼承中的命名沖突問題

觀察這個新的繼承體系，我們會發(fā)現(xiàn)虛繼承的一個不太直觀的特征：必須在虛派生的真實需求出現(xiàn)前就已經(jīng)完成虛派生的操作。

在上圖中，當定義 D 類時才出現(xiàn)了對虛派生的需求，但是如果 B 類和 C 類不是從 A 類虛派生得到的，那么 D 類還是會保留 A 類的兩份成員。換個角度講，虛派生只影響從指定了虛基類的派生類中進一步派生出來的類，它不會影響派生類本身。

在實際開發(fā)中，位于中間層次的基類將其繼承聲明為虛繼承一般不會帶來什么問題。通常情況下，使用虛繼承的類層次是由一個人或者一個項目組一次性設(shè)計完成的。對于一個獨立開發(fā)的類來說，很少需要基類中的某一個類是虛基類，況且新類的開發(fā)者也無法改變已經(jīng)存在的類體系。C++標準庫中的 iostream 類就是一個虛繼承的實際應(yīng)用案例。

iostream 從 istream 和 ostream 直接繼承而來，而 istream 和 ostream 又都繼承自一個共同的名為 base_ios 的類，是典型的菱形繼承。

此時 istream 和 ostream 必須采用虛繼承，否則將導致 iostream 類中保留兩份 base_ios 類的成員。

圖3：虛繼承在C++標準庫中的實際應(yīng)用

虛基類成員的可見性

因為在虛繼承的最終派生類中只保留了一份虛基類的成員，所以該成員可以被直接訪問，不會產(chǎn)生二義性。此外，如果虛基類的成員只被一條派生路徑覆蓋，那么仍然可以直接訪問這個被覆蓋的成員。但是如果該成員被兩條或多條路徑覆蓋了，那就不能直接訪問了，此時必須指明該成員屬于哪個類。

以圖2中的菱形繼承為例，假設(shè) A 定義了一個名為 x 的成員變量，當我們在 D 中直接訪問 x 時，會有三種可能性：

• 如果 B 和 C 中都沒有 x 的定義，那么 x 將被解析為 A 的成員，此時不存在二義性。
• 如果 B 或 C 其中的一個類定義了 x，也不會有二義性，派生類的 x 比虛基類的 x 優(yōu)先級更高。
• 如果 B 和 C 中都定義了 x，那么直接訪問 x 將產(chǎn)生二義性問題。

可以看到，使用多繼承經(jīng)常會出現(xiàn)二義性問題，必須十分小心。

上面的例子是簡單的，如果繼承的層次再多一些，關(guān)系更復雜一些，程序員就很容易陷人迷魂陣，程序的編寫、調(diào)試和維護工作都會變得更加困難，因此我不提倡在程序中使用多繼承，只有在比較簡單和不易出現(xiàn)二義性的情況或?qū)嵲诒匾獣r才使用多繼承，能用單一繼承解決的問題就不要使用多繼承。

也正是由于這個原因，C++ 之后的很多面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，例如 Java、C#、PHP 等，都不支持多繼承。

到此這篇關(guān)于詳解C++語法中的虛繼承和虛基類的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++虛繼承和虛基類內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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