C++ 菱形问题

2024年8月28日 | 阅读 7 分钟

在使用多重继承时，菱形问题可能会出现在计算机语言中，尤其是在 C++ 中。当代码非常长时，C++ 中的多重继承通常被用作一种技术手段。因此，为了组织程序和源代码，我们使用类。然而，如果处理不当，多重继承可能会带来问题。菱形问题主要存在于这些难题中。本教程将重点介绍菱形问题的主要原因、它如何由多重继承引起，以及解决它所需的所有方法。

代码的系统要求

您需要在虚拟机上安装并运行 Ubuntu 系统，以便在 Linux 操作系统下运行与“C++ 菱形继承”相关的应用程序。这需要两个工具。一个是任意的编辑工具；因此，我们将使用 Linux 内置的“文本编辑器”。您也可以使用其他喜欢的编辑工具。第二个工具是 Ubuntu 终端，您将用它来运行程序并查看输出。由于“菱形问题”是在源代码中存在继承时出现的，我们将在本文中首先讨论多重继承。

多重继承

例如，在现实世界的场景中，如果母亲和父亲孕育了一个孩子，这个孩子将继承父母的一切。因此，这个孩子的母亲和父亲被认为是派生类。回到多重继承的话题。在整个讨论过程中，我们将使用“构造函数”。当存在多重继承时，继承类（子类）的构造函数会按照祖先的顺序运行。然而，对于析构函数，继承顺序是相反的。我们现在将用一个简单的例子来说明继承在 C++ 中是如何工作的。

C++ 的多重继承特性允许一个类可以从多个类继承。被继承类的构造函数按照它们被继承的顺序被调用。例如，在下面的程序中，类 B 的构造函数在 A 之前被调用。

一个类可以从多个基类派生。

示例

FATHER 和 MOTHER 类是 CHILD 类的祖先。
PETROL 类源于 LIQUID 和 FUEL 类。

class A
{ 
// ,,,,,,,,,,,,,
};
class B
{
// ,,,,,,,,,,,,,,
};
class C: public A,public B
{
// ,,,,,,,,,,,,,
};

让我们看一个例子来更好地理解这个概念

# include < iostream >
using namespace std ;
class one
{
public:
one ( ) { cout << " one's constructor is called here " << endl ; }
} ;
class two
{
public:
two ( ) { cout << "two's constructor is called here " << endl ; }
} ;
class three : public two , public one // Note the order
{
public:
three ( ) { cout << " C's constructor called " << endl ; }
} ;
int main()
{
	three th ;
	return 0 ; 
}

输出

two's constructor is called here
one's constructor is called here
three's constructor is called here
?????????????????..
Process executed in 0.11 seconds
Press any key continue.

析构函数在构造函数之后以相反的顺序被调用。

菱形问题：当一个类的两个父类共享同一个基类时，就会出现菱形问题。例如，在下图中，TA 类从 Person 类接收了每个属性的两份副本，这会导致歧义。例如，思考下面的程序。

# include < iostream >
using namespace std ;
class Base {
// Data members of Base class
public :
	Base ( int a ) { cout < < " Base :: Base ( int ) called " < < endl ; }
} ;
class Derived : public Base {
// data members of Derived
public :
	Derived ( int a ) : Base ( a ) {
	cout < < " Derived :: Derived ( int ) called " < < endl ;
	}
} ;
class Derived_2 : public Base {
// data members of Derived_2
public :
	Derived_2 ( int a ) : Base ( a ) {
		cout < < " Derived_2 :: Derived_2 ( int ) called " < < endl ;
	}
} ;
class Result : public Derived , public Derived_2 {
public :
	Result ( int a ) : Derived_2 ( a ) , Derived ( a ) {
		cout < < " Result :: Result ( int ) called " < < endl ;
	}
} ;
int main ( ) {
	Result rs1 ( 30 ) ;
}

输出

Base :: Base ( int ) called
Derived :: Derived ( int ) called
Base :: Base ( int ) called
Derived_2 :: Derived_2 ( int ) called
Result :: Result ( int ) called
?????????????????..
Process executed in 0.11 seconds
Press any key continue.

说明

在上面提到的代码中，类 "Base" 被调用了两次。当对象 "rs1" 被销毁时，"Base" 的析构函数也将被调用两次。由于对象 "rs1" 包含了 "Base" 的每个元素的两个副本，导致了混淆。这个问题可以通过使用 "virtual" 关键字来解决。为了避免在 "Result" 类中出现 "Base" 的两个实例，我们将 "Derived" 和 "Derived_2" 类创建为虚基类。例如，思考下面的程序。

# include < iostream >
using namespace std ;
class Base {
public :
	Base ( int x ) { cout < < " Base :: Base ( int ) is called " < < endl ; }
	Base ( ) { cout < < "Base :: Base ( ) is called " < < endl ; }
} ;
class Derived : virtual public Base {
public :
	Derived ( int a ) :: Base ( a ) {
	cout < < "Derived :: Derived ( int ) is called " < < endl ;
	}
} ;
class Derived_1 : virtual public Derived {
public :
	Derived_1 ( int a ) : Derived ( a ) {
		cout < < " Derived_1 :: Derived_1 ( int ) is called " < < endl ;
	}
} ;
class Result : public Derived_1 , public Derived {
public :
	Result ( int a ) : Derived_1 ( a ) , Derived ( a ) {
		cout < < " Result :: Result ( int ) is called " < < endl ;
	}
} ;
int main ( ) {
	Result rs1 ( 30 ) ;
}

输出

Base :: Base ( ) is called
Derived :: Derived ( int ) is called
Derived_1 :: Derived_1 ( int ) is called
Result :: Result ( int ) is called	
?????????????????..
Process executed in 0.11 seconds
Press any key continue.

说明

在上面的程序中，对 "Person" 的构造函数只进行了一次调用。值得注意的是，在上面提到的输出中，调用的是 "Person" 的默认构造函数。即使父类显式调用了参数化构造函数，当使用 "virtual" 关键字时，默认情况下也会调用祖父类的默认构造函数。我如何使用 'Person' 类的参数化构造函数呢？必须在 "TA" 类中调用该构造函数。以下面的软件为例。

# include < iostream >
using namespace std ;
class Base {
public :
Base ( int a ) { cout < < " Base :: Base ( int ) is called " < < endl ; }
Base () { cout < < " Base :: Base ( ) is called " < < endl ; }
} ;
class Derived : virtual public Base {
public :
Derived ( int a ) : Person ( a ) {
cout < < " Derived :: Derived ( int ) is called " < < endl ;
}
} ;
Class Derived_1 : virtual public Derived {
public :
Derived_1 ( int a ) : Derived ( a ) {
cout < < " Derived_1 :: Derived_1 ( int ) is called " < < endl ;
}
} ;
class Result : public Derived_1 , public Derived {
public :
Result ( int a ) : Derived ( a ) , Derived ( a ) , Base ( a ) {
cout < < " Result :: Result ( int ) is called " < < endl ;
}
} ; 
int main ( ) {
Result rs1 ( 30 ) ;
}

输出

Base :: Base ( int ) is called
Derived :: Derived ( int ) is called
Derived_1 :: Derived_1 ( int ) is called
Result :: Result ( int ) is called
?????????????????..
Process executed in 0.11 seconds
Press any key continue.

说明

祖父类的构造函数通常必须通过父类而不是直接调用。只有在使用 "virtual" 关键字时才允许直接调用。

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多重继承

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