c++，为什么要引入虚拟继承

 

虚拟基类是为解决多重继承而出现的。

 

以下面的一个例子为例：

#include <iostream.h>

#include <memory.h>

class CA

{

int k; //如果基类没有数据成员，则在这里多重继承编译不会出现二义性

public:

void f() {cout << "CA::f" << endl;}

};

class CB : public CA

{

};

class CC : public CA

{

};

class CD : public CB, public CC

{

};

void main()

{

CD d;

d.f();

}

当编译上述代码时，我们会收到如下的错误提示：

error C2385: 'CD::f' is ambiguous

即编译器无法确定你在d.f()中要调用的函数f到底是哪一个。这里可能会让人觉得有些奇怪，命名只定义了一个CA::f，既然大家都派生自CA，那自然就是调用的CA::f，为什么还无法确定呢？

这是因为编译器在进行编译的时候，需要确定子类的函数定义，如CA::f是确定的，那么在编译CB、CC时还需要在编译器的语法树中生成CB::f，CC::f等标识，那么，在编译CD的时候，由于CB、CC都有一个函数f，此时，编译器将试图生成这两个CD::f标识，显然这时就要报错了。（当我们不使用CD::f的时候，以上标识都不会生成，所以，如果去掉d.f()一句，程序将顺利通过编译）

要解决这个问题，有两个方法：

1、重写函数f()：此时由于我们明确定义了CD::f，编译器检查到CD::f()调用时就无需再像上面一样去逐级生成CD::f标识了；

此时CD的元素结构如下：

|CB(CA)|

|CC(CA)|

故此时的sizeof(CD) = 8;（CB、CC各有一个元素k）

2、使用虚拟继承：虚拟继承又称作共享继承，这种共享其实也是编译期间实现的，当使用虚拟继承时，上面的程序将变成下面的形式：

#include <iostream.h>

#include <memory.h>

class CA

{

int k;

public:

void f() {cout << "CA::f" << endl;}

};

class CB : virtual public CA //也有一种写法是class CB : public virtual CA

{ //实际上这两种方法都可以

};

class CC : virtual public CA

{

};

class CD : public CB, public CC

{

};

void main()

{

CD d;

d.f();

}

此时，当编译器确定d.f()调用的具体含义时，将生成如下的CD结构：

|CB|

|CC|

|CA|

同时，在CB、CC中都分别包含了一个指向CA的虚基类指针列表vbptr（virtual base table pointer）（虚基表指针），其中记录的是从CB、CC的vbtable的首地址（vbptr）到CA的元素之间的偏移量。此时，不会生成各子类的函数f标识，除非子类重写了该函数，从而达到“共享”的目的（这里的具体内存布局，可以参看钻石型继承内存布局，在白杨的那篇文章中也有）（VS2010中，在Project Properties->C++->Command Line->Additional Options里面加上/d1reportSingleClassLayoutX，可以查看类X的对象布局）。

也正因此，此时的sizeof(CD) = 12（vbptrCB + vbptrCC + sizoef(int)）（32位机中指针占4个字节）;

另注：

如果CB，CC中各定义一个int型变量，则sizeof(CD)就变成20(两个vbptr + 3个sizoef(int)

如果CA中添加一个virtual void f1(){}，sizeof(CD) = 16（vfptrCA +vbptrCB + vbptrCC + sizoef(int)）;

再添加virtual void f2(){}，sizeof(CD) = 16不变。原因如下所示：带有虚函数（大于等于1个）的类，其内存布局上包含一个指向虚函数列表的指针（vfptr）（虚函数表指针），这跟该类有几个虚函数无关。

 

 

引用：

1. 虚继承_百度百科  http://baike.baidu.com/link?url=Q-BGdH5Cs5CtDRti1VaDPOI5ws1pVK4INmwGXp4NYrUWQ4xSMdgTu5CAmEBg9YMeA-Npeg3QiOthoIpSmVmlyK#2_1

 

实例：

1. 多继承的困惑：

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

#if 1
#define VIRTUAL virtual
#else
#define VIRTUAL
#endif

class CA
{
    int k; //如果基类没有数据成员，则在这里多重继承编译不会出现二义性
public:
    VIRTUAL void f() {cout << "CA::f" << endl;} //不论基类的方法是否是虚函数，子类继承后都会有他的实例。
};
class CB : public CA
{
};
class CC : public CA
{
};
class CD : public CB, public CC
{
};

int main(void)
{
    CD d;
    d.f();
    return ;
}
/*
test.cpp:29: error: request for member ‘f’ is ambiguous
*/