深入解析C++中類的多重繼承

2020-05-23 14:14:14

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供稿：網(wǎng)友

這篇文章主要介紹了深入解析C++中類的多重繼承,包括多重繼承相關(guān)的二義性問題,需要的朋友可以參考下

C++類的多繼承

在前面的例子中，派生類都只有一個(gè)基類，稱為單繼承。除此之外，C++也支持多繼承，即一個(gè)派生類可以有兩個(gè)或多個(gè)基類。

多繼承容易讓代碼邏輯復(fù)雜、思路混亂，一直備受爭(zhēng)議，中小型項(xiàng)目中較少使用，后來的 Java、C#、PHP 等干脆取消了多繼承。想快速學(xué)習(xí)C++的讀者可以不必細(xì)讀。

多繼承的語法也很簡(jiǎn)單，將多個(gè)基類用逗號(hào)隔開即可。例如已聲明了類A、類B和類C，那么可以這樣來聲明派生類D：

class D: public A, private B, protected C{

//類D新增加的成員

}

D是多繼承的派生類，它以共有的方式繼承A類，以私有的方式繼承B類，以保護(hù)的方式繼承C類。D根據(jù)不同的繼承方式獲取A、B、C中的成員，確定各基類的成員在派生類中的訪問權(quán)限。

多繼承下的構(gòu)造函數(shù)

多繼承派生類的構(gòu)造函數(shù)和單繼承類基本相同，只是要包含多個(gè)基類構(gòu)造函數(shù)。如：

D類構(gòu)造函數(shù)名(總參數(shù)表列): A構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列), B類構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列), C類構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列){

新增成員初始化語句

}

各基類的排列順序任意。

派生類構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序同樣為：先調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，再調(diào)用派生類構(gòu)造函數(shù)?；悩?gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序是按照聲明派生類時(shí)基類出現(xiàn)的順序。

下面的定義了兩個(gè)基類，BaseA類和BaseB類，然后用多繼承的方式派生出Sub類。

#include <iostream>

using namespace std;

//基類

class BaseA{

protected:

int a;

int b;

public:

BaseA(int, int);

};

BaseA::BaseA(int a, int b): a(a), b(b){}

//基類

class BaseB{

protected:

int c;

int d;

public:

BaseB(int, int);

};

BaseB::BaseB(int c, int d): c(c), d(d){}

//派生類

class Sub: public BaseA, public BaseB{

private:

int e;

public:

Sub(int, int, int, int, int);

void display();

};

Sub::Sub(int a, int b, int c, int d, int e): BaseA(a, b), BaseB(c, d), e(e){}

void Sub::display(){

cout<<"a="<<a<<endl;

cout<<"b="<<b<<endl;

cout<<"c="<<c<<endl;

cout<<"d="<<d<<endl;

cout<<"e="<<e<<endl;

}

int main(){

(new Sub(1, 2, 3, 4, 5)) -> display();

return 0;

}

運(yùn)行結(jié)果：

a=1

b=2

c=3

d=4

e=5

從基類BaseA和BaseB繼承來的成員變量，在 Sub::display() 中都可以訪問。

命名沖突

當(dāng)兩個(gè)基類中有同名的成員時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生命名沖突，這時(shí)不能直接訪問該成員，需要加上類名和域解析符。

假如在基類BaseA和BaseB中都有成員函數(shù) display()，那么下面的語句是錯(cuò)誤的：

Sub obj;

obj.display();

由于BaseA和BaseB中都有display()，系統(tǒng)將無法判定到底要調(diào)用哪一個(gè)類的函數(shù)，所以報(bào)錯(cuò)。

應(yīng)該像下面這樣加上類名和域解析符：

Sub obj;

obj.BaseA::display();

obj.BaseB::display();

通過這個(gè)舉例可以發(fā)現(xiàn)：在多重繼承時(shí)，從不同的基類中會(huì)繼承一些重復(fù)的數(shù)據(jù)。如果有多個(gè)基類，問題會(huì)更突出，所以在設(shè)計(jì)派生類時(shí)要細(xì)致考慮其數(shù)據(jù)成員，盡量減少數(shù)據(jù)冗余。

C++多重繼承的二義性問題

多重繼承可以反映現(xiàn)實(shí)生活中的情況，能夠有效地處理一些較復(fù)雜的問題，使編寫程序具有靈活性，但是多重繼承也引起了一些值得注意的問題，它增加了程序的復(fù)雜度，使程序的編寫和維護(hù)變得相對(duì)困難，容易出錯(cuò)。其中最常見的問題就是繼承的成員同名而產(chǎn)生的二義性(ambiguous)問題。

如果類A和類B中都有成員函數(shù)display和數(shù)據(jù)成員a，類C是類A和類B的直接派生類。分別討論下列3種情況。

1) 兩個(gè)基類有同名成員

代碼如下所示：

class A

{

public:

int a;

void display();

};

class B

{

public:

int a;

void display ();

};

class C: public A, public B

{

public:

int b；

void show();

};

如果在main函數(shù)中定義C類對(duì)象cl，并調(diào)用數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display ：

C cl;

cl.a=3;

cl.display();

由于基類A和基類B都有數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display，編譯系統(tǒng)無法判別要訪問的是哪一個(gè)基類的成員，因此程序編譯出錯(cuò)。那么，應(yīng)該怎樣解決這個(gè)問題呢?可以用基類名來限定：

cl.A::a=3; //引用cl對(duì)象中的基類A的數(shù)據(jù)成員a

cl.A::display(); //調(diào)用cl對(duì)象中的基類A的成員函數(shù)display

如果是在派生類C中通過派生類成員函數(shù)show訪問基類A的display和a，可以不必寫對(duì)象名而直接寫

A::a = 3; //指當(dāng)前對(duì)象

A::display();

2) 兩個(gè)基類和派生類三者都有同名成員

將上面的C類聲明改為：

class C: public A, public B

{

int a;

void display();

};

如果在main函數(shù)中定義C類對(duì)象cl，并調(diào)用數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display：

C cl;

cl.a = 3;

cl.display();

此時(shí)，程序能通過編譯，也可以正常運(yùn)行。請(qǐng)問：執(zhí)行時(shí)訪問的是哪一個(gè)類中的成員?答案是：訪問的是派生類C中的成員。規(guī)則是：基類的同名成員在派生類中被屏蔽，成為“不可見”的，或者說，派生類新增加的同名成員覆蓋了基類中的同名成員。因此如果在定義派生類對(duì)象的模塊中通過對(duì)象名訪問同名的成員，則訪問的是派生類的成員。請(qǐng)注意：不同的成員函數(shù)，只有在函數(shù)名和參數(shù)個(gè)數(shù)相同、類型相匹配的情況下才發(fā)生同名覆蓋，如果只有函數(shù)名相同而參數(shù)不同，不會(huì)發(fā)生同名覆蓋，而屬于函數(shù)重載。

有些讀者可能對(duì)同名覆蓋感到不大好理解。為了說明問題，舉個(gè)例子，例如把中國(guó)作為基類，四川則是中國(guó)的派生類，成都則是四川的派生類?；愂窍鄬?duì)抽象的，派生類是相對(duì)具體的，基類處于外層，具有較廣泛的作用域，派生類處于內(nèi)層，具有局部的作用域。若“中國(guó)”類中有平均溫度這一屬性，四川和成都也都有平均溫度這一屬性，如果沒有四川和成都這兩個(gè)派生類，談平均溫度顯然是指全國(guó)平均溫度。如果在四川，談?wù)摦?dāng)?shù)氐钠骄鶞囟蕊@然是指四川的平均溫度;如果在成都，談?wù)摦?dāng)?shù)氐钠骄鶞囟蕊@然是指成都的平均溫度。這就是說，全國(guó)的“平均溫度”在四川省被四川的“平均溫度”屏蔽了，或者說，四川的“平均溫度”在當(dāng)?shù)仄帘瘟巳珖?guó)的“平均溫度”。四川人最關(guān)心的是四川的溫度，當(dāng)然不希望用全國(guó)溫度覆蓋四川的平均溫度。

如果在四川要查全國(guó)平均溫度，一定要聲明：我要查的是全國(guó)的平均溫度。同樣，要在派生類外訪問基類A中的成員，應(yīng)指明作用域A，寫成以下形式：

cl.A::a=3; //表示是派生類對(duì)象cl中的基類A中的數(shù)據(jù)成員a

cl.A::display(); //表示是派生類對(duì)象cl中的基類A中的成員函數(shù)display

3) 類A和類B是從同一個(gè)基類派生的

代碼如下所示：

class N

{

public:

int a；

void display(){ cout<<"A::a="<<a<<endl; }

};

class A: public N

{

public:

int al;

};

class B: public N

{

public:

int a2;

};

class C: public A, public B

{

public:

int a3;

void show(){ cout<<"a3="<<a3<<endl; }

}

int main()

{

C cl; //定義C類對(duì)象cl

// 其他代碼

}

在類A和類B中雖然沒有定義數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display，但是它們分別從類N繼承了數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display，這樣在類A和類B中同時(shí)存在著兩個(gè)同名的數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display。它們是N類成員的拷貝。類A和類B中的數(shù)據(jù)成員a代表兩個(gè)不同的存儲(chǔ)單元，可以分別存放不同的數(shù)據(jù)。在程序中可以通過類A和類B的構(gòu)造函數(shù)去調(diào)用基類N的構(gòu)造函數(shù)，分別對(duì)類A和類B的數(shù)據(jù)成員a初始化。

怎樣才能訪問類A中從基類N繼承下來的成員呢?顯然不能用