菱形繼承與菱形虛繼承剖析

2019-11-08 20:06:36

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供稿：網(wǎng)友

菱形繼承定義為：兩個(gè)子類繼承同一個(gè)父類，而又有子類同時(shí)繼承這兩個(gè)父類。 這里寫圖片描述

為了方便理解，畫出如下菱形繼承的對象模型 這里寫圖片描述

代碼描述如下：

#include<iostream>using namespace std; class AA{public: int _a;};class BB : public AA{public: int _b;};class CC : public AA{public: int _c;};class DD :public BB, public CC{public: int _d;};void Test(){ DD d; d.BB::_a = 1; d.CC::_a = 2;}int main(){ Test(); return 0;}

這里寫圖片描述

可以看到，在對_a賦值時(shí)，必須使用域訪問限定符，否則無法識(shí)別是對BB對象還是對CC對象中的 _a賦值，雖然這樣解決了二義性問題，但是又產(chǎn)生了數(shù)據(jù)冗余的問題，所以，菱形繼承并不是一個(gè)很好的特性。此時(shí)就引入了虛繼承，解決了菱形繼承的二義性和數(shù)據(jù)冗余的問題。 虛繼承是在class BB : public AA與class CC :public AA的public前加上關(guān)鍵字virtual。那么，虛繼承是如何解決二義性的？在解決這個(gè)問題之前，我們先想想另一個(gè)問題：對于菱形繼承與虛繼承，sizeof(b)的值是多大？菱形繼承很容易看出答案是20個(gè)字節(jié)，很多人會(huì)想，那虛繼承就是16字節(jié)了，但經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是24字節(jié)，怎么會(huì)多出8個(gè)字節(jié)呢，這就涉及到內(nèi)存的分配。現(xiàn)在我們分別在菱形繼承和虛繼承中對_a,_b,_c,_d四個(gè)變量賦值，來觀察這四個(gè)變量的內(nèi)存分配。將Test（）改為如下： void Test() { DD d; d.BB::_a = 0; d.CC::_a = 1; d._b = 2; d._c = 3; d._d = 4; } 首先來看在菱形繼承中的情況如圖：這里寫圖片描述 很明顯的可以看到，對象d占了20個(gè)字節(jié)

可以看到內(nèi)存分配正好符合菱形繼承對象模型中變量的順序這里寫圖片描述

現(xiàn)在來看在菱形虛擬繼承中的情況如圖：這里寫圖片描述 現(xiàn)在可以明顯看出對象b占了24個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，但是，地址0x0049F708和0x0049F710存儲(chǔ)的是什么鬼？在去查看內(nèi)存

這里寫圖片描述可以看到，0x0049F708和0x0049F710分別存儲(chǔ)了一個(gè)指針，該指針指向的內(nèi)存偏移四個(gè)字節(jié)處存儲(chǔ)的分別是十進(jìn)制值20和12，再來觀察地址0x0049F708和0x0049F710與0x0049F71C相差的字節(jié)數(shù)，剛好是20字節(jié)和12字節(jié)，所以該值代表了偏移量。與該內(nèi)存分配對應(yīng)的菱形虛繼承對象模型大致描述如下：這里寫圖片描述從該內(nèi)存分配圖可以看出，對象_a只有一塊空間，當(dāng)運(yùn)行到d.BB::_a = 0;時(shí)，0x0049F71C的內(nèi)容為十進(jìn)制0，當(dāng)運(yùn)行到d.BB::_a = 1;時(shí)，其內(nèi)容變?yōu)槭M(jìn)制1。由此可見，變量 _a不再有二義性。這種做法利用了空間上的增加來換取性能的提升，因?yàn)樵诹庑翁摾^承的環(huán)境下，對象d多占了四個(gè)字節(jié)的空間。