深入解析C++中类的多重继承

2020-05-23 14:14:14

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供稿：网友

这篇文章主要介绍了深入解析C++中类的多重继承,包括多重继承相关的二义性问题,需要的朋友可以参考下

C++类的多继承

在前面的例子中，派生类都只有一个基类，称为单继承。除此之外，C++也支持多继承，即一个派生类可以有两个或多个基类。

多继承容易让代码逻辑复杂、思路混乱，一直备受争议，中小型项目中较少使用，后来的 Java、C#、PHP 等干脆取消了多继承。想快速学习C++的读者可以不必细读。

多继承的语法也很简单，将多个基类用逗号隔开即可。例如已声明了类A、类B和类C，那么可以这样来声明派生类D：

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

//类D新增加的成员

}

D是多继承的派生类，它以共有的方式继承A类，以私有的方式继承B类，以保护的方式继承C类。D根据不同的继承方式获取A、B、C中的成员，确定各基类的成员在派生类中的访问权限。

多继承下的构造函数

多继承派生类的构造函数和单继承类基本相同，只是要包含多个基类构造函数。如：

D类构造函数名(总参数表列): A构造函数(实参表列), B类构造函数(实参表列), C类构造函数(实参表列){

新增成员初始化语句

}

各基类的排列顺序任意。

派生类构造函数的执行顺序同样为：先调用基类的构造函数，再调用派生类构造函数。基类构造函数的调用顺序是按照声明派生类时基类出现的顺序。

下面的定义了两个基类，BaseA类和BaseB类，然后用多继承的方式派生出Sub类。

#include <iostream>

using namespace std;

//基类

class BaseA{

protected:

int a;

int b;

public:

BaseA(int, int);

};

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

//基类

class BaseB{

protected:

int c;

int d;

public:

BaseB(int, int);

};

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

//派生类

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;

}

运行结果：

a=1

b=2

c=3

d=4

e=5

从基类BaseA和BaseB继承来的成员变量，在 Sub::display() 中都可以访问。

命名冲突

当两个基类中有同名的成员时，就会产生命名冲突，这时不能直接访问该成员，需要加上类名和域解析符。

假如在基类BaseA和BaseB中都有成员函数 display()，那么下面的语句是错误的：

Sub obj;

obj.display();

由于BaseA和BaseB中都有display()，系统将无法判定到底要调用哪一个类的函数，所以报错。

应该像下面这样加上类名和域解析符：

Sub obj;

obj.BaseA::display();

obj.BaseB::display();

通过这个举例可以发现：在多重继承时，从不同的基类中会继承一些重复的数据。如果有多个基类，问题会更突出，所以在设计派生类时要细致考虑其数据成员，尽量减少数据冗余。

C++多重继承的二义性问题

多重继承可以反映现实生活中的情况，能够有效地处理一些较复杂的问题，使编写程序具有灵活性，但是多重继承也引起了一些值得注意的问题，它增加了程序的复杂度，使程序的编写和维护变得相对困难，容易出错。其中最常见的问题就是继承的成员同名而产生的二义性(ambiguous)问题。

如果类A和类B中都有成员函数display和数据成员a，类C是类A和类B的直接派生类。分别讨论下列3种情况。

1) 两个基类有同名成员

代码如下所示：

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函数中定义C类对象cl，并调用数据成员a和成员函数display ：

C cl;

cl.a=3;

cl.display();

由于基类A和基类B都有数据成员a和成员函数display，编译系统无法判别要访问的是哪一个基类的成员，因此程序编译出错。那么，应该怎样解决这个问题呢?可以用基类名来限定：

cl.A::a=3; //引用cl对象中的基类A的数据成员a

cl.A::display(); //调用cl对象中的基类A的成员函数display

如果是在派生类C中通过派生类成员函数show访问基类A的display和a，可以不必写对象名而直接写

A::a = 3; //指当前对象

A::display();

2) 两个基类和派生类三者都有同名成员

将上面的C类声明改为：

class C: public A, public B

{

int a;

void display();

};

如果在main函数中定义C类对象cl，并调用数据成员a和成员函数display：

C cl;

cl.a = 3;

cl.display();

此时，程序能通过编译，也可以正常运行。请问：执行时访问的是哪一个类中的成员?答案是：访问的是派生类C中的成员。规则是：基类的同名成员在派生类中被屏蔽，成为“不可见”的，或者说，派生类新增加的同名成员覆盖了基类中的同名成员。因此如果在定义派生类对象的模块中通过对象名访问同名的成员，则访问的是派生类的成员。请注意：不同的成员函数，只有在函数名和参数个数相同、类型相匹配的情况下才发生同名覆盖，如果只有函数名相同而参数不同，不会发生同名覆盖，而属于函数重载。

有些读者可能对同名覆盖感到不大好理解。为了说明问题，举个例子，例如把中国作为基类，四川则是中国的派生类，成都则是四川的派生类。基类是相对抽象的，派生类是相对具体的，基类处于外层，具有较广泛的作用域，派生类处于内层，具有局部的作用域。若“中国”类中有平均温度这一属性，四川和成都也都有平均温度这一属性，如果没有四川和成都这两个派生类，谈平均温度显然是指全国平均温度。如果在四川，谈论当地的平均温度显然是指四川的平均温度;如果在成都，谈论当地的平均温度显然是指成都的平均温度。这就是说，全国的“平均温度”在四川省被四川的“平均温度”屏蔽了，或者说，四川的“平均温度”在当地屏蔽了全国的“平均温度”。四川人最关心的是四川的温度，当然不希望用全国温度覆盖四川的平均温度。

如果在四川要查全国平均温度，一定要声明：我要查的是全国的平均温度。同样，要在派生类外访问基类A中的成员，应指明作用域A，写成以下形式：

cl.A::a=3; //表示是派生类对象cl中的基类A中的数据成员a

cl.A::display(); //表示是派生类对象cl中的基类A中的成员函数display

3) 类A和类B是从同一个基类派生的

代码如下所示：

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; //定义C类对象cl

// 其他代码

}

在类A和类B中虽然没有定义数据成员a和成员函数display，但是它们分别从类N继承了数据成员a和成员函数display，这样在类A和类B中同时存在着两个同名的数据成员a和成员函数display。它们是N类成员的拷贝。类A和类B中的数据成员a代表两个不同的存储单元，可以分别存放不同的数据。在程序中可以通过类A和类B的构造函数去调用基类N的构造函数，分别对类A和类B的数据成员a初始化。

怎样才能访问类A中从基类N继承下来的成员呢?显然不能用