C++菱形继承、虚继承

1、菱形继承

一个类由几个类派生得到，而这几类中有多个类又同时继承同一个类。如下图所示：Derive继承A、B，A、B又同时继承Base。

class Base {
public:
    char ch;
};
class A: public Base {
public:
    char a;
};
class B : public Base {
public:
    char b;
};
class Derive : public A, public B {
public:
    char d;
};
           

菱形继承导致的问题：菱形继承会造成在实例化Derive类的时候，实例化得到的对象实际包含了两份Base类的对象，造成数据冗余和数据的二义性。通过下图的内存分布，可以看到Derive类里面包含了两个ch成员，这两个ch分别由A、B继承得到，当通过Derive类对象访问ch时，就需要通过作用域运算符来表明访问的是A类继承的ch还是B类继承的ch（例：Derive d; d.A::ch;），否则会因为不明确而导致出错。这就导致了数据的冗余与二义性。

 解决菱形继承导致的问题：通过虚继承的方式来解决。

2、虚继承

虚继承实际上就是采用了虚基类表和指向虚基类表的指针。

class Base {
public:
    char ch;
};
class A: virtual public Base {
public:
    char a;
};
class B : virtual public Base {
public:
    char b;
};
class Derive : public A, public B {
public:
    char d;
};
           

内存分布如下：

从内存分布可以看到，vbptr是指向虚基类表的指针（占4个字节），虚基类表保存了虚基类与本类的偏移值，例如A::[email protected]中第二行中的第二个值8就是虚基类Base在本类A中的偏移值，可以看到在A类中ch存储的起始位置为8字节。

在Derive类的内存分布中，可以看到内存中只包含了一个ch，也就是只包含一个Base类，两个vbptr分别指向两个虚基类表，第二个虚基类表中的偏移值为12，是因为12是虚基类保存的位置相对于B类位置的偏移值。

因此，采用虚继承方式的话，虚基类依旧保存在继承类中，但是只存在一份，虚基类表保存的是虚基类与直接继承类在内存中的偏移值。