复杂的钻石问题：C++ 虚拟继承

Question

我有一个看起来像这样的钻石问题：

    __ A
  /    |\
 |  B  |  \
v|/v v\|v  \v
 B2   B3    C
  \v  /v   /
    B4    /
     \   /
       D

我尝试了很多方法来制作最好的虚拟继承以防止重复，但我找不到解决方案。 A 类包含一个位置。这是一个示例输出：

Call: A() position pointer is: 0x2203be8
Call: B()
Call: B2() position pointer is: 0x2203be8
Call: B3() position pointer is: 0x2203be8
Call: C() position pointer is: 0x2203a28
Call: B4() position pointer is: 0x2203be8
Call: D() position pointer is: 0x2203a28

为什么 D 和 C 没有相同的位置指针？为什么这个 A::position 没有构造函数？我应该做什么样的虚拟继承来解决这个问题？谢谢。

编辑：

这是一个代码示例：

class A;
class B;
class B2 : public virtual B, public virtual A;
class B3 : public virtual B, public virtual A;
class C : public virtual A;
class B4 : public virtual B2, public virtual B3;
class D : public B4, public C;

编辑 2： 为了输出，我把这段代码放在每个构造函数中：

A::A()
{
    std::cerr << "Call: A() position pointer is: " << &_position << std::endl;
}

Answer 1

既然你说下面的代码，它适用于我的实现，对你来说是坏的，那么显然代码不是问题。问题在于您的设置中的其他内容；也许是编译器错误。您应该缩小可能导致问题的其他原因；由于代码本身被排除为问题，也许最好的下一步是更新您的编译器。

无论如何，这使得这个问题对您的设置相当具体。如果您确实找到了可能适用于其他人的解决方案，那么您应该回来发布它。在此之前，我将投票结束这个问题。

---

我正在尝试重现您的问题。这是我正在使用的代码：

#include <iostream>

struct A { int a; };
struct B { int b; };
struct B2 : virtual B, virtual A {};
struct B3 : virtual B, virtual A {};
struct B4 : virtual B2, virtual B3 {}; // these virtuals are unnecessary in this case...
struct C : virtual A {};
struct D : B4, C {};

int main() {
    D d;
    std::cout << &((B4*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((B3*)(B4*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((B2*)(B4*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((A*)(B2*)(B4*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((A*)(B3*)(B4*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((C*)&d)->a << '\n';
    std::cout << &((A*)(C*)&d)->a << '\n';
}

但我得到的结果与预期的一样，a 成员对于每个对象都是相同的。如果我也在构造函数中使用打印地址，我会得到相同的结果：http://ideone.com/8FdQ1O

如果我稍作改动并从 C 的定义中删除 virtual 关键字：

...
struct C : A {};
...

(version using constructors)

然后我确实看到了您描述的问题，其中 C 有自己的 A 子对象，与 B2、B3 和 B4 使用的虚拟子对象不同。

您确定在所有需要的地方都使用了virtual 关键字吗？您显示的结果似乎表明您在某处错过了它。我还注意到，您显示的输出与您显示的代码片段的构造函数顺序不同；输出首先显示 A()，但代码表明应该先执行 B()。

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虚拟继承的工作方式是，大多数派生类型将包含一个虚拟子对象，每个类型在继承树中的任何位置虚拟继承。此外，最派生的类型将包含每个非虚拟继承实例的子对象：

struct A {};
struct B : virtual A {};
struct C : A, B {};
struct D : virtual A, C {};
struct E : A, D {};
struct F : virtual A, E {};
struct G : A, F {};

G g;

g共包含四个A子对象；每次A 是非虚拟继承的（在C、E 和G 中），并且每次A 都是虚拟继承的（在B、D和F)。

Answer 2

为什么 D 和 C 没有相同的位置指针？

因为您从 B4 和 C 非虚拟继承 D。这意味着您有 A 的两个副本（和两个指针）。

在 D 构造函数中 &B4::position 与 &C::position 不同

为什么这个 A::position 没有构造函数？

不知道，你的 A 类有没有可能有多个构造函数，并且 C::C() 调用了一个默认静默构造函数？

我应该做什么样的虚拟继承来解决这个问题？

使所有虚拟化。这意味着您需要从 D::D() 显式调用每个构造函数（即 A::A(),B::B(),B2::B2(),B3::B3(),C:: C())。

Tbh 我认为您应该重新考虑您的等级制度。我不知道细节，但似乎您的问题通过组件设计有一个更清洁的解决方案。

Answer 3

您目前有什么代码？看起来解决方案将是：

class D;
class C : public virtual D;
class B4 : public virtual D;
class B2 : public virtual B4;
class B3 : public virtual B4;
class B : public B2, public B3;
class A : public B2, public B3, public C;

根据您的图表。如果我读错了，A 是基础，而不是 D。那么它需要看起来像这样：

class A;
class B;
class B2 : public virtual B, public virtual A;
class B3 : public virtual B, public virtual A;
class C : public virtual A;
class B4 : public virtual B2, public virtual B3;
class D : public B4, public C;