类继承 C++

Question

我有一个关于类继承的问题。

我认为下面的代码可以解释我的问题：

struct A {
   int x;
};

struct B: A {
};

struct C: A {
};

struct D: B, C {
    D() : x(1) {}
};

int main() {
    D d;
}

代码无法编译。

问题是：如何创建结构 D 的实例？谢谢！

Answer 1

您正在尝试做的事情有两个问题。

1. D 没有名为x 的成员，它有两个 名为x 的成员。具体来说，D::B::x 和 D::C::x，由于多重继承和称为diamond problem 的某个问题。由于B 和C 都是从A 派生的，它们各自在其定义中都包含A 的整体，因此每个都包含自己的A::x。因此，当D 派生自B 和C 时，它本身包含一个完整的B 和一个完整的C，包括它们的As。它看起来像这样（使用 MSVC 生成，使用编译器开关 -d1reportSingleClassLayout）：

   class D size(8):
       +---
       | +--- (base class B)
       | | +--- (base class A)
    0  | | | x
       | | +---
       | +---
       | +--- (base class C)
       | | +--- (base class A)
    4  | | | x
       | | +---
       | +---
       +---
   

   您应该改为修改 B 和 C 以虚拟继承 A，如下：

   struct B: virtual A {
   };
   
   struct C: virtual A {
   };
   

   这将导致B 和C 不包含它们的基础A，而是让它跟随它们到任何地方：

   class B size(8):
       +---
    0  | {vbptr}
       +---
       +--- (virtual base A)
    4  | x
       +---
   
   class C size(8):
       +---
    0  | {vbptr}
       +---
       +--- (virtual base A)
    4  | x
       +---
   

   这反过来又允许D 拿走一个A，将A 贴在后面，然后告诉他们俩这是他们的 A，解决了钻石问题并允许他们共享同一个实例。

   class D size(12):
       +---
       | +--- (base class B)
    0  | | {vbptr}
       | +---
       | +--- (base class C)
    4  | | {vbptr}
       | +---
       +---
       +--- (virtual base A)
    8  | x
       +---
   

2. 一个类只能在member initialiser list中初始化自己的成员；不允许初始化其基类的成员。这是因为 C++ 中的对象是分步构造的：

   • 首先，构造继承层次结构中任何地方遇到的任何虚拟基。派生最多的类被认​​为负责它们的构造。 [如果最派生类在其初始化列表中提及其任何虚拟基，则该虚拟基将被传递指定的参数。如果任何直接基类在其初始化列表中提及任何虚拟基类，它将被忽略。]
   • 然后，构建对象的直接基类（如果有）。对象构造规则以递归方式应用，这意味着将首先构造最小派生类（即位于继承层次结构最底部的类）。如果直接基类具有虚拟基类，则此时不会构造该虚拟基类。 [如果派生类在其初始化列表中提及其任何直接基类，则该基类将被传递指定的参数。]
   • 最后，派生类是围绕它的直接基类构建的，然后是它的虚拟基类。此时构造非静态数据成员；如果在初始化列表中，它们将使用指定的参数构造，否则默认构造。

   因此，D 应该将参数传递给A 的构造函数，以便他们可以初始化字段。

   struct A {
       int x;
   
       // If A() has no parameter specified, it sets x to 4.
       A(int x_ = 4) : x(x_) {}
   };
   
   struct B: virtual A {
       // If B constructs A, it tells it to set x to 3 unless otherwise specified.
       B(int x_ = 3) : A(x_) {}
   };
   
   struct C: virtual A {
       // If C constructs A, it tells it to set x to 2 unless otherwise specified.
       C(int x_ = 2) : A(x_) {}
   };
   
   struct D: B, C {
       // This will actually set D.x to 4; since D constructs A, neither B() nor C() will
       //  call A().  D() will call A() without specifying a parameter.
       // D() : B(1), C(1) {}
   
       // This, however, gets the job done.  Tells A to set x to 1.
       D() : A(1) {}
   };
   

   那么，当你构造d...

   int main() {
       D d;
   }
   

   其成员 d.x 现在将按预期设置为 1。

   _{请注意，如果您出于某种原因确实希望D 包含两个A 实例，从而避免使用虚拟继承，则应使用第一个版本的而是构造函数。这样，当d被构造时，d.B::x和d.C::x都会被设置为1。}

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感谢curiousguy 指出虚拟碱基实际上是在直接碱基之前构建的，而不是我认为的在它们之后。