深入解析C++中類的多重繼承

2020-05-23 14:14:14

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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，派生類都只有一個基類，稱為單繼承。除此之外，C++也支持多繼承，即一個派生類可以有兩個或多個基類。

多繼承容易讓代碼邏輯復雜、思路混亂，一直備受爭議，中小型項目中較少使用，后來的 Java、C#、PHP 等干脆取消了多繼承。想快速學習C++的讀者可以不必細讀。

多繼承的語法也很簡單，將多個基類用逗號隔開即可。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，以保護的方式繼承C類。D根據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限。

多繼承下的構造函數

多繼承派生類的構造函數和單繼承類基本相同，只是要包含多個基類構造函數。如：

D類構造函數名(總參數表列): A構造函數(實參表列), B類構造函數(實參表列), C類構造函數(實參表列){

新增成員初始化語句

}

各基類的排列順序任意。

派生類構造函數的執行順序同樣為：先調用基類的構造函數，再調用派生類構造函數。基類構造函數的調用順序是按照聲明派生類時基類出現的順序。

下面的定義了兩個基類，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;

}

運行結果：

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

當兩個基類中有同名的成員時，就會產生命名沖突，這時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 display()，那么下面的語句是錯誤的：

Sub obj;

obj.display();

由于BaseA和BaseB中都有display()，系統將無法判定到底要調用哪一個類的函數，所以報錯。

應該像下面這樣加上類名和域解析符：

Sub obj;

obj.BaseA::display();

obj.BaseB::display();

通過這個舉例可以發現：在多重繼承時，從不同的基類中會繼承一些重復的數據。如果有多個基類，問題會更突出，所以在設計派生類時要細致考慮其數據成員，盡量減少數據冗余。

C++多重繼承的二義性問題

多重繼承可以反映現實生活中的情況，能夠有效地處理一些較復雜的問題，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，它增加了程序的復雜度，使程序的編寫和維護變得相對困難，容易出錯。其中最常見的問題就是繼承的成員同名而產生的二義性(ambiguous)問題。

如果類A和類B中都有成員函數display和數據成員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函數中定義C類對象cl，并調用數據成員a和成員函數display ：

C cl;

cl.a=3;

cl.display();

由于基類A和基類B都有數據成員a和成員函數display，編譯系統無法判別要訪問的是哪一個基類的成員，因此程序編譯出錯。那么，應該怎樣解決這個問題呢?可以用基類名來限定：

cl.A::a=3; //引用cl對象中的基類A的數據成員a

cl.A::display(); //調用cl對象中的基類A的成員函數display

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

A::a = 3; //指當前對象

A::display();

2) 兩個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函數中定義C類對象cl，并調用數據成員a和成員函數display：

C cl;

cl.a = 3;

cl.display();

此時，程序能通過編譯，也可以正常運行。請問：執行時訪問的是哪一個類中的成員?答案是：訪問的是派生類C中的成員。規則是：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象的模塊中通過對象名訪問同名的成員，則訪問的是派生類的成員。請注意：不同的成員函數，只有在函數名和參數個數相同、類型相匹配的情況下才發生同名覆蓋，如果只有函數名相同而參數不同，不會發生同名覆蓋，而屬于函數重載。

有些讀者可能對同名覆蓋感到不大好理解。為了說明問題，舉個例子，例如把中國作為基類，四川則是中國的派生類，成都則是四川的派生類?；愂窍鄬Τ橄蟮?，派生類是相對具體的，基類處于外層，具有較廣泛的作用域，派生類處于內層，具有局部的作用域。若“中國”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派生類，談平均溫度顯然是指全國平均溫度。如果在四川，談論當地的平均溫度顯然是指四川的平均溫度;如果在成都，談論當地的平均溫度顯然是指成都的平均溫度。這就是說，全國的“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”在當地屏蔽了全國的“平均溫度”。四川人最關心的是四川的溫度，當然不希望用全國溫度覆蓋四川的平均溫度。

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

cl.A::a=3; //表示是派生類對象cl中的基類A中的數據成員a

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

3) 類A和類B是從同一個基類派生的

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類對象cl

// 其他代碼

}

在類A和類B中雖然沒有定義數據成員a和成員函數display，但是它們分別從類N繼承了數據成員a和成員函數display，這樣在類A和類B中同時存在著兩個同名的數據成員a和成員函數display。它們是N類成員的拷貝。類A和類B中的數據成員a代表兩個不同的存儲單元，可以分別存放不同的數據。在程序中可以通過類A和類B的構造函數去調用基類N的構造函數，分別對類A和類B的數據成員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