由于篇幅限制,本篇為《C++從零開始(十一)》的中篇,說明多重繼承、虛繼承和虛函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。
多重繼承
這里有個(gè)有趣的問題,如下:
struct A { long a, b, c; char d; }; struct B : public A { long e, f; };
上面的B::e和B::f映射的偏移是多少?不同的編譯器有不同的映射結(jié)果,對于派生的實(shí)現(xiàn),C++并沒有強(qiáng)行規(guī)定。大多數(shù)編譯器都是讓B::e映射的偏移值為16(即A的長度,關(guān)于自定義類型的長度可參考《C++從零開始(九)》),B::f映射20。這相當(dāng)于先把空間留出來排列父類的成員變量,再排列自己的成員變量。但是存在這樣的語義--西紅柿即是蔬菜又是水果,鯨魚即是海洋生物又是脯乳動物。即一個(gè)實(shí)例既是這種類型又是那種類型,對于此,C++提供了多重派生或稱多重繼承,用“,”間隔各父類,如下:
struct A { long A_a, A_b, c; void ABC(); }; struct B { long c, B_b, B_a; void ABC
(); };
struct AB : public A, public B { long ab, c; void ABCD(); };
void A::ABC() { A_a = A_b = 10; c = 20; }
void B::ABC() { B_a = B_b = 20; c = 10; }
void AB::ABCD() { A_a = B_a = 1; A_b = B_b = 2; c = A::c = B::c = 3; }
void main() { AB ab; ab.A_a = 3; ab.B_b = 4; ab.ABC(); }
上面的結(jié)構(gòu)AB從結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B派生而來,即我們可以說ab既是A的實(shí)例也是B的實(shí)例,并且還是AB的實(shí)例。那么在派生AB時(shí),將生成幾個(gè)映射元素?照前篇的說法,除了AB的類型定義符“{}”中定義的AB::ab和AB::c以外(類型均為long AB::),還要生成繼承
來的映射元素,各映射元素名字的修飾換成AB::,類型不變,映射的值也不變。因此對于兩個(gè)父類,則生成8個(gè)映射元素(每個(gè)類都有4個(gè)映射元素),比如其中一個(gè)的名字為AB::A_b,類型為long A::,映射的值為4;也有一個(gè)名字為AB::B_b,類型為long B::,映射的值依舊為4。注意A::ABC和B::ABC的名字一樣,因此其中兩個(gè)映射元素的名字都為AB::ABC,但類型則一個(gè)為void( A:: )()一個(gè)為void( B:: )(),映射的地址分別為A::ABC和B::ABC。同樣,就有三個(gè)映射元素的名字都為AB::c,類型則分別為long A::、long B::和long AB::,映射的偏移值依次為8、0和28。照前面說的先排列父類的成員變量再排列子類的成員變量,因此類型為long AB::的AB::c映射的值為兩個(gè)父類的長度之和再加上AB::ab所帶來的偏移。注意問題,上面繼承生成的8個(gè)映射元素中有兩對同名,但不存在任何問題,因?yàn)樗鼈兊念愋筒煌詈缶幾g器將根據(jù)它們各自的類型而修改它們的名字以形成符號,這樣連接時(shí)將不會發(fā)生重定義問題,但帶來其他問題。ab.ABC();一定是ab.AB::ABC();的簡寫,因?yàn)閍b是AB類型的,但現(xiàn)在由于有兩個(gè)AB::ABC,因此上面直接書寫ab.ABC將報(bào)錯(cuò),因?yàn)闊o法知道是要哪個(gè)AB::ABC,這時(shí)怎么辦?
回想本文上篇提到的公共、保護(hù)、私有繼承,其中說過,公共就表示外界可以將子類的實(shí)例當(dāng)作父類的實(shí)例來看待。即所有需要用到父類實(shí)例的地方,如果是子類實(shí)例,且它們之間是公共繼承的關(guān)系,則編譯器將會進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換將子類實(shí)例轉(zhuǎn)換成父類實(shí)例。因此上面的ab.A_a = 3;實(shí)際是ab.AB::A_a = 3;,而AB::A_a的類型是long A::,而成員操作符要求兩邊所屬的類型相同,左邊類型為AB,且AB為A的子類,因此編譯器將自動進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換,將AB的實(shí)例變成A的實(shí)例,然后再計(jì)算成員操作符。
注意前面說AB::A_b和AB::B_b的偏移值都為4,則ab.A_b = 3;豈不是等效于ab.B_b = 3;?即使按照上面的說法,由于AB::A_b和AB::B_b的類型分別是long A::和long B::,也最多只是前者轉(zhuǎn)換成A的實(shí)例后者轉(zhuǎn)換成B的實(shí)例,AB::A_b和AB::B_b映射的偏移依舊沒變啊。因此變的是成員操作符左邊的數(shù)字。對于結(jié)構(gòu)AB,假設(shè)先排列父類A的成員變量再排列父類B的成員變量,則AB::B_b映射的偏移就應(yīng)該為16(結(jié)構(gòu)A的長度加上B::c引入的偏移),但它實(shí)際映射為4,因此就將成員操作符左側(cè)的地址類型的數(shù)字加上12(結(jié)構(gòu)A的長度)。而對于AB::A_b,由于結(jié)構(gòu)A的成員變量先被排列,故只偏移0。假設(shè)上面ab對應(yīng)的地址為3000,對于ab.B_b = 4;,AB類型的地址類型的數(shù)字3000在“.”的左側(cè),轉(zhuǎn)成B類型的地址類型的數(shù)字3012(因?yàn)槠?2),然后再將“.”右側(cè)的偏移類型的數(shù)字4加上3012,最后返回類型為long的地址類型的數(shù)字3016,再繼續(xù)計(jì)算“=”。同樣也可知道ab.A_a = 3;中的成員操作符最后返回long類型的地址類型的數(shù)字3000,而ab.A_b將返回3004,ab.ab將返回3024。
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