我們知道，如果一個派生類有多個直接基類，而這些直接基類又有一個共同的基類，則在最終的派生類中會保留該間接共同基類數(shù)據(jù)成員的多份同名成員。在引用這些同名的成員時，必須在派生類對象名后增加直接基類名，以避免產(chǎn)生二義性，使其惟一地標識一個成員，如：
? ? c1.A::display( )

在一個類中保留間接共同基類的多份同名成員，雖然有時是有必要的，可以在不同的數(shù)據(jù)成員中分別存放不同的數(shù)據(jù)，也可以通過構(gòu)造函數(shù)分別對它們進行初始化。但在大多數(shù)情況下，這種現(xiàn)象是人們不希望出現(xiàn)的。因為保留多份數(shù)據(jù)成員的拷貝，不僅占用較多的存儲空間，還增加了訪問這些成員時的困難，容易出錯。而且在實際上，并不需要有多份拷貝。

C++提供虛基類(virtual base class)的方法，使得在繼承間接共同基類時只保留一份成員。假設(shè)類D是類B和類C公用派生類，而類B和類C又是類A的派生類，如圖11.21所示。 設(shè)類A有數(shù)據(jù)成員data和成員函數(shù)fun；派生類B和C分別從類A繼承了data和fun，此外類B還增加了自己的數(shù)據(jù)成員data_b，類C增加了數(shù)據(jù)成員data_c。如果不用虛基類，就會在類D中保留了類A成員data的兩份拷貝，分別表示為int B::data和int C::data。同樣有兩個同名的成員函數(shù)，表示為void B::fun()和void C::fun()。類B中增加的成員data_b和類C中增加的成員dat_c不同名，不必用類名限定。此外，類D還增加了自己的數(shù)據(jù)成員data_d和成員函數(shù)fun_d。


圖 11.21
現(xiàn)在，將類A聲明為虛基類，方法如下： 復制純文本新窗口

class A //聲明基類A

{

// 代碼

};

class B: virtual public A //聲明類B是類A的公用派生類，A是B的虛基類

{

// 代碼

};

class C: virtual public A //聲明類C是類A的公用派生類，A是C的虛基類

{

// 代碼

};

class A //聲明基類A {// 代碼 }; class B: virtual public A //聲明類B是類A的公用派生類，A是B的虛基類 {// 代碼 }; class C: virtual public A //聲明類C是類A的公用派生類，A是C的虛基類 {// 代碼 }; 注意: 虛基類并不是在聲明基類時聲明的，而是在聲明派生類時，指定繼承方式時聲明的。因為一個基類可以在生成一個派生類時作為虛基類，而在生成另一個派生類時不作為虛基類。

聲明虛基類的一般形式為：
? ?class 派生類名: virtual 繼承方式 ?基類名
即在聲明派生類時，將關(guān)鍵字 virtual 加到相應的繼承方式前面，經(jīng)過這樣的聲明后，當基類通過多條派生路徑被一個派生類繼承時，該派生類只繼承該基類一次，也就是說，基類成員只保留一次。

需要注意：為了保證虛基類在派生類中只繼承一次，應當在該基類的所有直接派生類中聲明為虛基類。否則仍然會出現(xiàn)對基類的多次繼承。

如果在派生類B和C中將類A聲明為虛基類，而在派生類D中沒有將類A聲明為虛基類，則在派生類E中，雖然從類B和C路徑派生的部分只保留一份基類成員，但從類D路徑派生的部分還保留一份基類成員。

虛基類的初始化

如果在虛基類中定義了帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，而且沒有定義默認構(gòu)造函數(shù)，則在其所有派生類(包括直接派生或間接派生的派生類)中，通過構(gòu)造函數(shù)的初始化表對虛基類進行初始化。例如 復制純文本新窗口

class A //定義基類A

{

A(int i){ } //基類構(gòu)造函數(shù)，有一個參數(shù)};

class B :virtual public A //A作為B的虛基類

{

B(int n):A(n){ } //B類構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對虛基類初始化

};

class C :virtual public A //A作為C的虛基類

{

C(int n):A(n){ } //C類構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對虛基類初始化

};

class D :public B,public C //類D的構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對所有基類初始化

{

D(int n):A(n),B(n),C(n){ }

};

class A //定義基類A {A(int i){ } //基類構(gòu)造函數(shù)，有一個參數(shù)}; class B :virtual public A //A作為B的虛基類 {B(int n):A(n){ } //B類構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對虛基類初始化 }; class C :virtual public A //A作為C的虛基類 {C(int n):A(n){ } //C類構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對虛基類初始化 }; class D :public B,public C //類D的構(gòu)造函數(shù)，在初始化表中對所有基類初始化 {D(int n):A(n),B(n),C(n){ } }; 注意: 在定義類D的構(gòu)造函數(shù)時，與以往使用的方法有所不同。以往，在派生類的構(gòu)造函數(shù)中只需負責對其直接基類初始化，再由其直接基類負責對間接基類初始化。現(xiàn)在，由于虛基類在派生類中只有一份數(shù)據(jù)成員，所以這份數(shù)據(jù)成員的初始化必須由派生類直接給出。如果不由最后的派生類直接對虛基類初始化，而由虛基類的直接派生類（如類B和類C）對虛基類初始化，就有可能由于在類B和類C的構(gòu)造函數(shù)中對虛基類給出不同的初始化參數(shù)而產(chǎn)生矛盾。所以規(guī)定：在最后的派生類中不僅要負責對其直接基類進行初始化，還要負責對虛基類初始化。

有的讀者會提出：類D的構(gòu)造函數(shù)通過初始化表調(diào)了虛基類的構(gòu)造函數(shù)A，而類B和類C的構(gòu)造函數(shù)也通過初始化表調(diào)用了虛基類的構(gòu)造函數(shù)A，這樣虛基類的構(gòu)造函數(shù)豈非被調(diào)用了3次？大家不必過慮，C++編譯系統(tǒng)只執(zhí)行最后的派生類對虛基類的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，而忽略虛基類的其他派生類(如類B和類C) 對虛基類的構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，這就保證了虛基類的數(shù)據(jù)成員不會被多次初始化。

虛基類的簡單應用舉例

[例11.9] 在例11. 8（具體代碼請查看：C++類的多重繼承）的基礎(chǔ)上，在Teacher類和Student類之上增加一個共同的基類Person。作為人員的一些基本數(shù)據(jù)都放在Person中，在 Teacher類和Student類中再增加一些必要的數(shù)據(jù)。可寫出以下程序： 復制純文本新窗口

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

//聲明公共基類Person

class Person

{

public:

Person(string nam,char s,int a) //構(gòu)造函數(shù)

{

name=nam;

sex=s;

age=a;

}

protected: //保護成員

string name;

char sex;

int age;

};

?

//聲明Person的直接派生類Teacher

class Teacher:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類

{

public:

Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)//構(gòu)造函數(shù)

{

title=t;

}

protected: //保護成員

string title; //職稱

};

?

//聲明Person的直接派生類Student

class Student:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類

{

public:

Student(string nam,char s,int a,float sco) //構(gòu)造函數(shù)

:Person(nam,s,a),score(sco){ } //初始化表

protected: //保護成員

float score; //成績

};

?

//聲明多重繼承的派生類Graduate

class Graduate:public Teacher,public Student //Teacher和Student為直接基類

{

public:

Graduate(string nam,char s,int a, string t,float sco,float w)//構(gòu)造函數(shù)

:Person(nam,s,a),Teacher(nam,s,a,t),Student(nam,s,a,sco),wage(w){}

//初始化表

void show( ) //輸出研究生的有關(guān)數(shù)據(jù)

{

cout<<"name:"<<name<<endl;

cout<<"age:"<<age<<endl;

cout<<"sex:"<<sex<<endl;

cout<<"score:"<<score<<endl;

cout<<"title:"<<title<<endl;

cout<<"wages:"<<wage<<endl;

}

private:

float wage; //工資

};

?

//主函數(shù)

int main( )

{

Graduate grad1("Wang-li",'f',24,"assistant",89.5,1234.5);

grad1.show( );

return 0;

}

#include <iostream> #include <string> using namespace std; //聲明公共基類Person class Person { public:Person(string nam,char s,int a) //構(gòu)造函數(shù){name=nam;sex=s;age=a;} protected: //保護成員string name;char sex;int age; };//聲明Person的直接派生類Teacher class Teacher:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類 { public: Teacher(string nam,char s,int a, string t):Person(nam,s,a)//構(gòu)造函數(shù){title=t;} protected: //保護成員string title; //職稱 };//聲明Person的直接派生類Student class Student:virtual public Person //聲明Person為公用繼承的虛基類 { public:Student(string nam,char s,int a,float sco) //構(gòu)造函數(shù):Person(nam,s,a),score(sco){ } //初始化表 protected: //保護成員float score; //成績 };//聲明多重繼承的派生類Graduate class Graduate:public Teacher,public Student //Teacher和Student為直接基類 { public:Graduate(string nam,char s,int a, string t,float sco,float w)//構(gòu)造函數(shù):Person(nam,s,a),Teacher(nam,s,a,t),Student(nam,s,a,sco),wage(w){}//初始化表void show( ) //輸出研究生的有關(guān)數(shù)據(jù){cout<<"name:"<<name<<endl;cout<<"age:"<<age<<endl;cout<<"sex:"<<sex<<endl;cout<<"score:"<<score<<endl;cout<<"title:"<<title<<endl;cout<<"wages:"<<wage<<endl;} private:float wage; //工資 };//主函數(shù) int main( ) {Graduate grad1("Wang-li",'f',24,"assistant",89.5,1234.5);grad1.show( );return 0; }
對程序的兩點說明：
1) 請注意各類的構(gòu)造函數(shù)的寫法。在Person類中定義了包含3個形參的構(gòu)造函數(shù)，用它對數(shù)據(jù)成員name、sex和age進行初始化。在Teacher和Student類的構(gòu)造函數(shù)中，按規(guī)定要在初始化表中包含對基類的初始化，盡管對虛基類來說，編譯系統(tǒng)不會由此調(diào)用基類的構(gòu)造函數(shù)，但仍然應當按照派生類構(gòu)造函數(shù)的統(tǒng)一格式書寫。在最后派生類Graduate的構(gòu)造函數(shù)中，既包括對虛基類構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，也包括對其直接基類的初 始化。

2) 在Graduate類中，只保留一份基類的成員，因此可以用Graduate類中的show函數(shù)引用Graduate類對象中的公共基類Person的數(shù)據(jù)成員name、sex、age的值，不需要加基類名和域運算符（::），不會產(chǎn)生二義性。

可以看到：使用多重繼承時要十分小心，經(jīng)常會出現(xiàn)二義性問題。前面介紹的例子是簡單的，如果派生的層次再多一些，多重繼承更復雜一些，程序設(shè)計人員很容易陷人迷 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，許多專業(yè)人員認為：不要提倡在程序中使用多重繼承，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才使用多重繼承，能用單一繼承解決的問題就不要使用多重繼承。也是由于這個原因，有些面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言（如Java，Smalltalk）并不支持多重繼承。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++虚基类详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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