C++ 深刻理解 虛繼承、多重繼承和直接繼承

【摘要】

本文從5段代碼實例出發。經過類中類的普通繼承，類的虛繼承，類的多重繼承，多個虛函數類的普通繼承、虛繼承與多重繼承，幾個交叉概念，具體的闡釋了繼承、虛函數與虛繼承的基本概念。深刻剖析了繼承於虛繼承的差異於聯繫。

【Exp.001-虛繼承】

#include <stdio.h>

class A {
public:
    int a;
};//sizeof(A)=4

class B : virtual public A {
public:
　　int b;
};//sizeof(B)=4(A副本)+4(虛表指針)+4(本身變量)=12

class C : virtual public B {     
};//sizeof(c)= 12(B副本)+4(虛表指針) = 16，假設這裏改成直接繼承，那麼sizeof(c)=12

int main() {
    printf("%d\n", sizeof(C));    
    return 0; 
}

解析：這裏需要理解虛繼承基類對派生類的空間大小的影響，理解虛指針在虛繼承中爲子類帶來了哪些空間的改變。

【Exp.002-多重繼承】

#include <stdio.h>

class A {
public:
    int a;
};//sizeof(A) = 4

class B : virtual public A {
};// sizeof(B) =4+4=8

class C : virtual public A {        
};//sizeof(C) =4+4=8

class D : public B, public C{       
};
//sizeof(D)=8+8-4=12 這裏需要注意要減去4，因爲B和C同一時候繼承A，僅僅需要保存一個A的副本就行了，sizeof(D)=4(A的副本)+4(B的虛表)+4(C的虛表)=12

int main() {
    printf("%d\n", sizeof(D));
    return 0; 
}

解析：這裏需要關注 class D 的數據空間大小，理解多重虛繼承對派生類虛指針以及派生類空間的影響。

【Exp.003-普通繼承（含有：空類、虛函數）】

class A   
{   
};  

class B   
{
    char ch;   
    virtual void func0()  {  } 
}; 

class C  
{
    char ch1;
    char ch2;
    virtual void func()  {  }  
    virtual void func1()  {  } 
};

class D: public A, public C
{   
    int d;   
    virtual void func()  {  } 
    virtual void func1()  {  }
};   

class E: public B, public C
{   
    int e;   
    virtual void func0()  {  } 
    virtual void func1()  {  }
};

int main(void)
{
    cout<<"A="<<sizeof(A)<<endl;//result=1  空類所佔空間的大小爲 1
    cout<<"B="<<sizeof(B)<<endl;//result=8  1+4   對齊 8 
    cout<<"C="<<sizeof(C)<<endl;//result=8  1+1+4 對齊 8
    cout<<"D="<<sizeof(D)<<endl;//result=12 C的副本+D自己=8+4=12
    cout<<"E="<<sizeof(E)<<endl;//result=20 B的副本+C的副本+E自己=8+8+4=20
    return 0;
}

這裏需要區分一下：

①沒有繼承的時候，存在虛函數則需要加上虛指針，假設有多個也僅僅需要加上一個，因爲僅僅有一個虛指針；

②對於普通繼承，類D和類E中本身的虛函數，大小爲0，因爲，它沒有虛表。

③對於虛繼承中。派生類中存在一個或多個虛函數的時候，它自己就有一個虛表，指向本身的虛表，因此要加4。

【Exp.004-虛繼承（多重繼承和虛函數）】

class CommonBase
{
    int co;
};// size = 4

class Base1: virtual public CommonBase          
{
public:
    virtual void print1() {  }
    virtual void print2() {  }
private:
    int b1;
};//4副本+4虛指針+4自身+4(虛繼承+虛函數構成指針多一個)=16


class Base2: virtual public CommonBase        
{
public:
    virtual void dump1() {  }
    virtual void dump2() {  }
private:
    int b2;
};//同理16

class Derived: public Base1, public Base2     
{
public:
    void print2() {  }
    void dump2() {  }
private:
    int d;
};//16+16-4+4=32

解析：假設不是虛繼承的類。即使有虛函數也不會所以添加存儲空間，假設是虛繼承的類。沒有虛函數就加入一個虛指針空間，有虛函數不論多少個，就加入兩個虛指針空間。

【Exp.005-虛繼承與虛函數】

class A
{
public:
    virtual void aa() {  }
    virtual void aa2() {  }
private:
    char ch[3];
}; // 1+4 = 補齊 = 8

class B: virtual public A
{
public:
    virtual void bb() {  }
    virtual void bb2() {  }
}; // 8（副本）+4(虛繼承)+4（虛指針） = 16

int main(void)
{
    cout<<"A's size is "<<sizeof(A)<<endl;//        4+4=8
    cout<<"B's size is "<<sizeof(B)<<endl;//        A的副本+4+4=16
    return 0;
}

解析：假設不是虛繼承的類。即使有虛函數也不會所以添加存儲空間。假設是虛繼承的類。沒有虛函數就加入一個虛指針空間，有虛函數不論多少個，就加入兩個虛指針空間。

【小結】

重要的事情講三遍！！

。

假設不是虛繼承的類，即使有虛函數也不會所以添加存儲空間。假設是虛繼承的類。沒有虛函數就加入一個虛指針空間，有虛函數不論多少個。就加入兩個虛指針空間。。！