C++:14---虚继承，虚函数，多态

一、多级混合继承

下面先介绍菱形继承

//菱形继承
class A
{
public:
int data;
};
class B:public A
{
public:
int data;
};
class C:public A
{
public:
int data;
};
class D:public B,public C
{
public:
int data;
};




int main()
{
D c;
D.data=1;
D.B::data=2;//访问B中的
D.C.::data=3;//访问C中的
D.B::A::data=4;//访问B继承的A
D.C::A::data=5;//访问C继承的A
D.A::data=4;//错误，产生二义性，不知道是B、C中哪一个
}      

类的内存大小​

1. sizeof(D); //20
2. sizeof(B); //8
3. sizeof(C); //8

• 内存图解 

D先继承于B再继承于C，所以B的数据放在D内存段的最前方，C放在B的后面，D放在最后。

此种菱形继承多存储了两倍的A的内存段，下面将介绍虚基类

二、虚基类(virtual)

1.概念：也称虚继承、菱形继承。用于多级混合继承时，保留一个虚基类

2.构造顺序

• 先构造虚基类，如果有多个虚基类，按声明（从左至右）依次构造
• 再构造基类，如果有多个基类，按声明（从左至右）依次构造
• 如果有子对象，再构造子对像，如果有多个子对象，按声明的顺序（从上至下）依次构造
• 最后构造自己

class A //虚基类
{
public:
A(int data){}//1
int data;
};
class B:virtual public A
{
public:
B():A(1){}//2
int data;
};
class C:virtual public A
{
public:
C():A(2){}//3
int data;
};
class D:public B,public C
{
public:
D():A(3){}//4
int data;
};
int main()
{
D d;
d.data=1;
d.B::data=2;
d.C::data=3;
d.B::A.data=4;
d.C::A::data=5;
}      

• 构造顺序为：1-2-3-4
• 构造顺序解释：构造类D对象d的时候，发现继承于B，于是去构造B，构造B的时候，发现继承于虚基类A，于是构造虚基类A，接着构造B。再接着构造C，发现C继承于虚基类A，但发现虚基类A已经被B构造过了，所以不再构造A，直接构造C。最后构造D
• 如果虚基类构造函数为带参构造，则其子类，以及子类拓展出来的子类，都要在成员初始化列表对其进行构造函数的初始化
• d的data赋值为1，继承于B、C，分别赋值为2,3，顺序为从左至右。A的值本来为4，后来执行到最后一行的时候被赋值为5

3.类的内存大小

• 继承于虚基类的类，内存地址大小加4字节(此4字节是属于虚基类的，不是属于自己的)

1. sizeof(B); //12
2. sizeof(C); //12
3. sizeof(D); //24

4.内存地址图解

• 虚基类的内存地址在派生类内存地址的最后
• 虚基类在派生时，只保存一份内存在派生类内存中

 地址解析：

• B和C中都保存了A的值，但是在D继承B和C的时候，只保存了一份A，且放在最后
• 在D继承的B和C内存段中分别有一个函数指针放在最前方

二、虚函数表

1.概念：是一块连续的内存，所有虚函数的首地址都存放在虚函数表中，其大小为4字节

2.注意

• 只有类中有虚函数时，才有虚函数表
• 父子类之间的虚函数表是不同的地址，且虚函数表中的虚函数的首地址也不同

class A
{
public:
virtual void run1(){};
virtual void run2(){};
};
class A:public B
{
public:
virtual void run1(){};
virtual void run2(){};
};
int main()
{
cout<<sizeof(A); //4
cout<<sizeof(B); //4
}      

3.通过指针访问虚函数表中的函数


原理：通过指针遍历虚函数表然后打印虚函数，虚函数都是按照顺序在内存中存储的
class A
{
public:
virtual void run1(){cout<<"A1";};
virtual void run2(){cout<<"A2";};
};
typedef void(*pFun)();
int main()//打印一个
{
pFun pf = NULL;
A a;
pf = (pFun)*((int*)*(int *)&a);
pf();//打印run1()函数
}
int main()//打印两个虚函数
{
pFun pf = NULL;
A a;
for (int i = 0; i < 2; ++i)
{
pf = (pFun)*((int*)*(int *)&a+i);
pf();
}
}      

5.错误代码演示与更正

class A
{
int data;
public:
A() { data=1; }
void show() { cout << "A:" << data; }
};
class B:public A
{
int data;
public:
B() { data = 2; }
void show() { cout << "B:" << data; }
};
int main()
{
A a;
B pb；
pb = (B*)&a;//将A对象转换为B类型
pb->show();//打印垃圾值
return 0;
}      

• 上面的代码，打印的是B的show()，因为没有函数virtual关键字，所以函数的调用看的是对象类型，此处的B的类型，所以调用的是B的show()。但是此种做法会打印垃圾值。
• 打印垃圾值原因：B类为8字节，A类为4字节。B中show()函数访问的是B类的后四节的data数据，现在pb指针指向的是4字节的空间，后面4字节不确定，因此为垃圾值。

• 上面的代码如果show函数加上virtual关键字，则不会产生错误，看如下代码

class A
{
int data;
public:
A() { data=1; }
virtual void show() { cout << "A:" << data; }
};
class B:public A
{
int data;
public:
B() { data = 2; }
void show() { cout << "B:" << data; }
};
int main()
{
A a;
B pb；
pb = (B*)&a;//将A对象转换为B类型
pb->show();//打印1,调用A中的show();
return 0;
}      

• 原因：此处调用的是A中的show()，A中的show()访问的是前4字节的数据，A的data存在于前4字节，所以打印A中的data