C++虛繼承(九) --- 建構函式呼叫順序的實用之處

虛擬繼承是C++語言中一個非常重要但是又比較生僻的存在，它的定義非常簡單，但是對於理解C++的繼承機制卻是非常有用的。筆者最近學習過程中發現對C++的虛擬繼承不是很明朗，故在這裡對虛繼承做個小結。

首先說下遇到的問題吧。程式碼如下(程式碼來自於何海濤《程式設計師面試精選100題第32題)。意圖是要設計一個不能被繼承的類，類似java中的final。但是又可以生成棧物件，可以像一般的C++類一樣使用。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
usingnamespace std;
template <

class T> class MakeFinal
{
friend T;
private:
MakeFinal()
{
cout<<"in MakeFinal"<<endl;
}
~MakeFinal(){}
};
class FinalClass: virtualpublic MakeFinal<FinalClass>
{
public:
FinalClass()
{
cout<<"in FinalClass"

<<endl;
}
~FinalClass(){}
};
class Try: public FinalClass
{
public:
Try()
{
cout<<"in Try"<<endl;
}
};

這樣的確使得FinalClass不能被繼承了，原因在於類FinalClass是從類MakeFinal<Final>虛繼承過來的，在呼叫Try的建構函式的時候，會直接跳過FinalClass而直接呼叫MakeFinal<FinalClass>的建構函式。而Try不是MakeFinal<Final>的友元，所以這裡就會出現編譯錯誤。但是如果把虛繼承改成一般的繼承，這裡就沒什麼問題了。筆者對這裡的呼叫順序不是很明朗，為了對虛繼承有徹底的瞭解，故做個小結。將從下面幾個方向進行總結：1、為何要有虛繼承；2、虛繼承對於類的物件佈局的影響；3、虛基類對建構函式的影響；

1、為什麼需要虛繼承

由於C++支援多重繼承，那麼在這種情況下會出現重複的基類這種情況，也就是說可能出現將一個類兩次作為基類的可能性。比如像下面的情況

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
class Base
{
protected:
int value;
public:
Base()
{
cout<<"in Base"<<endl;
}
};
class DerivedA:protected Base
{
public:
DerivedA()
{
cout<<"in DerivedA"<<endl;
}
};
class DerivedB: protected Base
{
public:
DerivedB()
{
cout<<"in DerivedB"<<endl;
}
};
class MyClass:DerivedA,DerivedB
{
public:
MyClass()
{
cout<<"in MyClass"<<value<<endl;
}
};

編譯時的錯誤如下

這中情況下會造成在MyClass中訪問value時出現路徑不明確的編譯錯誤，要訪問資料，就需要顯示地加以限定。變成DerivedA::value或者DerivedB::value，以消除歧義性。並且，通常情況下，像Base這樣的公共基類不應該表示為兩個分離的物件，而要解決這種問題就可以用虛基類加以處理。如果使用虛繼承，編譯便正常了，類的結構示意圖便如下。

虛繼承的特點是，在任何派生類中的virtual基類總用同一個（共享）物件表示，正是如上圖所示。

2、虛繼承對類的物件佈局的影響

要理解多重繼承情況中重複基類時為什麼會出現訪問路徑不明確的編譯錯誤，需要了解繼承中類物件在記憶體中的佈局。在C++繼承中，子類會繼承父類的成員變數，因此在子類物件在記憶體中會包括來自父類的成員變數。例項程式碼如下，輸出結果表明了每個物件在記憶體中所佔的大小。

#include<iostream>
using std::cout;
using std::endl;
class Base
{
protected:
int value;
public:
Base()
{
//cout<<"in Base"<<endl;
}
};
class DerivedA:protected Base
{
protected:
int valueA;
public:
DerivedA()
{
//cout<<"in DerivedA"<<endl;
}
};
class DerivedB: protected Base
{
protected:
int valueB;
public:
DerivedB()
{
//cout<<"in DerivedB"<<endl;
}
};
class MyClass:DerivedA
{
private:
int my_value;
public:
MyClass()
{
//cout<<"in MyClass"<<value<<endl;
}
};
int main()
{
Base base_obj;
DerivedA derA_obj;
MyClass my_obj;
cout<<"size of Base object "<<sizeof(base_obj)<<endl;
cout<<"size of DerivedA object "<<sizeof(derA_obj)<<endl;
cout<<"size of MyClass object "<<sizeof(my_obj)<<endl;
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