C++虛繼承中構造函數和析構函數順序問題以及原理

多重繼承的問題:多個類B,C,…繼承同一個類A導致如果X繼承了B,C,…那么在X中將還有多個A中成員的拷貝,如果想要訪問A中的成員如果不加名字空間將會導致二義性,這種拷貝大多是沒有實際意義的,為了避免這種空間浪費,C++有虛繼承機制。

如果B,C…繼承A,那么讓B,C…都是虛繼承(在繼承權限前面加上virtual),這樣當X繼承B,C…的時候就不會出現多份拷貝。

需要注意的是,需要虛繼承的是B,C等這些繼承同一個類的派生類而不是X

構造函數和析構函數順序

詳細可以參閱《C++Primer》[第五版]720-721頁相關內容

構造順序:

首先按照基類中聲明順序,初始化所有的虛基類,然后再按照順序初始化所有的非虛基類。如果有在構造函數中調用有參構造函數就調用有參構造函數,否則調用無參構造函數。

虛基類是由最底層的派生類初始化的,即可能在虛基類繼承路徑上每個派生類都有對虛基類的初始化,但是當一個類繼承了虛基類時,由它控制對虛基類的初始化,如果它不進行初始化,會調用虛基類的無參構造函數進行初始化。(而不是其他基類,就算它的構造函數中有對虛基類的初始化)

析構的順序和構造函數的順序相反。

原理

但是虛繼承是如何實現的呢?在網上查找資料后記錄一下自己的理解(可能不是很準確,但是可能會幫助理解問題):

學術的說:虛繼承通過虛基類指針(占四個字節)和虛基類表(不占類的字節)實現。虛基類表中記錄了虛基類與本類的偏移地址,虛基類指針指向虛基類表,通過偏移地址就找到了虛基類成員,從而實現虛繼承。

可能有點難以理解,我的理解就是,派生類地址可能一般不是和基類在一起的,僅僅是通過構造函數等實現對基類成員的繼承。而虛基類地址可能地址就在基類后面。

假設我們有基類A,虛基類B,C,以及B,C的派生類類D
每次我們創建D的時候先創建基類A的成員,然后通過需基類指針和虛基類表找到虛基類B的地址創建他特有的成員,然后再找到C的地址創建他特有的成員,這樣就不會將A中的成員重復創建,實現了虛繼承。

因為要保存虛基類指針的緣故,每個虛基類中都多出四個字節用來保存虛基類指針。(虛基類表不需要在類中保存)。虛基類的派生類都會包含這個虛基類指針,因此每多繼承以一個虛基類就會多一個虛基類指針,空間就會多4。

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