C++中的继承问题(继承基本概念、菱形虚拟继承的对象模型)

C++是一种面向对象的编程语言，其中的继承是面向对象编程的重要特性之一。在C++中，继承意味着创建一个新类，该类具有已存在类的属性和方法。

继承基本概念

基类和派生类

在C++中，一个类可以作为另一个类的基类，也称为父类。派生类是指继承了另一个类的类，也称为子类。一个类可以有多个派生类，但只能有一个基类。

继承的类型

C++中主要有三种继承的类型：公有继承、保护继承和私有继承。它们指定了基类的成员对派生类的可见性。

• 公有继承：基类的公有成员在派生类中也是公有的，基类的保护成员在派生类中也是保护的，基类的私有成员在派生类中无法访问。
• 保护继承：基类的公有和保护成员在派生类中都成为保护成员，基类的私有成员在派生类中无法访问。
• 私有继承：基类的所有成员都成为私有成员，在派生类中无法访问。

菱形继承问题

C++中的菱形继承问题主要是指当一个派生类同时从两个基类中继承某个公共的基类时，会产生二义性问题。

举个例子：

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    int a = 100;
};

class B : virtual public A
{};

class C : virtual public A
{};

class D : public B, public C
{};

int main()
{
    D d;
    cout << d.a << endl;
    return 0;
}

这个程序中，类B和类C都从类A中继承了a这个变量。类D从类B和类C中分别继承了类A的一个副本。这样，当我们使用d.a时，会产生二义性问题，因为编译器不知道应该使用哪个副本。

解决这个问题的方法是通过虚拟继承（virtual inheritance）。将类A声明为虚拟基类，这样类B和类C在继承时就不会各自保留一个副本了。

以下是修改过的程序：

#include <iostream>

using namespace std;

class A
{
public:
    int a = 100;
};

class B : virtual public A
{};

class C : virtual public A
{};

class D : public B, public C
{};

int main()
{
    D d;
    cout << d.a << endl;
    return 0;
}

现在，类B和类C将只保留一个指向虚拟基类A的指针，而类D将重用这个指针。这样，当我们使用d.a时，就不会产生二义性问题了。

示例

公有继承示例

以下是一个公有继承示例，其中子类Circle从父类Shape继承了属性和方法。Circle类还添加了自己的属性和方法。

#include <iostream>

using namespace std;

class Shape {
    public:
        int width;
        int height;
        void set(int w, int h){
            width = w;
            height = h;
        }
};

class Circle: public Shape {
    public:
        void area() {
            cout << "Area: " << width * height << endl;
        }
};

int main() {
    Circle c;
    c.set(4,5);
    c.area();
    return 0;
}

菱形继承示例

以下是一个菱形继承示例，其中类D从类B和类C中继承了类A。

#include <iostream>
using namespace std;

class A {
    public:
        int a = 100;
};

class B : virtual public A {

};

class C : virtual public A {

};

class D : public B, public C {

};

int main() {
    D d;
    cout << d.a << endl;
    return 0;
}