Detaillierte Erläuterung der C++-Funktionsvererbung: Wie vermeide ich das Problem der „Diamantvererbung“?

Diamond-Vererbungsproblem: Das Problem tritt auf, wenn eine abgeleitete Klasse gleichzeitig dieselbe Funktion von mehreren Basisklassen erbt und nicht bestimmen kann, welche Funktionsversion aufgerufen werden soll. Lösung: Virtuelle Vererbung: Erstellen Sie einen virtuellen Tabellenzeiger der Basisklasse, um sicherzustellen, dass Funktionsaufrufe immer auf die spezifischste Basisklassenimplementierung verweisen. Praktischer Fall: Die Zylinderklasse erbt von Kreis und Rechteck, verwendet virtuelle Vererbung, um die Rautenvererbung zu vermeiden, und stellt sicher, dass die Funktionsimplementierung getArea () der Zylinderklasse immer aufgerufen wird.

C++-Funktionsvererbung Detaillierte Erklärung: Umgang mit „Diamantvererbung“

Einführung

Funktionsvererbung ist eine leistungsstarke Funktion in C++, die es abgeleiteten Klassen ermöglicht, auf Funktionen der Basisklasse zuzugreifen und diese wiederzuverwenden. Wenn jedoch mehrere Basisklassen dieselben Funktionen haben, kann ein Problem namens „Diamantvererbung“ auftreten. In diesem Artikel werden die Diamantenvererbung und ihre Lösungen erörtert und praktische Fälle vorgestellt.

Diamant-Vererbung

Diamant-Vererbung tritt auf, wenn eine abgeleitete Klasse gleichzeitig dieselbe Funktion von zwei oder mehr Basisklassen erbt. Dies führt dazu, dass nicht ermittelt werden kann, welche Funktionsversion in der abgeleiteten Klasse aufgerufen wurde.

class Base1 {
public:
    void print() {
        std::cout << "Base1 print" << std::endl;
    }
};

class Base2 {
public:
    void print() {
        std::cout << "Base2 print" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base1, public Base2 {
public:
    void print() {
        // 调用哪个基类的 print() 函数？
    }
};

Im obigen Beispiel erbt die Klasse Derived von Base1 und Base2, beide Basisklassen haben die gleiche print() Funktion. Beim Aufruf von Derived::print() kann nicht ermittelt werden, ob Base1::print() oder Base2::print() aufgerufen wurde . Derived 类从 Base1 和 Base2 继承，这两个基类都有相同的 print() 函数。当调用 Derived::print() 时，无法确定是否调用 Base1::print() 或 Base2::print()。

避免钻石继承

避免钻石继承的一个常见解决方案是使用虚继承。虚继承会创建基类的虚表指针，而不是复制基类的对象。这确保了针对派生类的函数调用总是指向最具体的基类实现。

class Base1 {
public:
    virtual void print() {
        std::cout << "Base1 print" << std::endl;
    }
};

class Base2 {
public:
    virtual void print() {
        std::cout << "Base2 print" << std::endl;
    }
};

class Derived : public virtual Base1, public virtual Base2 {
public:
    void print() override {
        std::cout << "Derived print" << std::endl;
    }
};

在上面的示例中，Base1 和 Base2 使用了虚继承。这确保了 Derived::print() 将始终调用 Derived 类的实现。

实战案例

考虑一个计算图形面积的示例。我们有一个基类 Shape，它定义了计算面积的 getArea() 函数。我们还有两个派生类 Circle 和 Rectangle，它们提供形状特定的面积计算。

class Shape {
public:
    virtual double getArea() = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double radius) : _radius(radius) {}
    double getArea() override {
        return 3.14 * _radius * _radius;
    }
private:
    double _radius;
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(double width, double height) : _width(width), _height(height) {}
    double getArea() override {
        return _width * _height;
    }
private:
    double _width;
    double _height;
};

为了实现“套筒”形状，我们创建了一个派生类 Cylinder，它从 Circle 和 Rectangle 继承。然而，由于 Circle 和 Rectangle 都有 getArea() 函数，因此 Cylinder 将面临钻石继承问题。

class Cylinder : public Circle, public Rectangle {
public:
    Cylinder(double radius, double height) : Circle(radius), Rectangle(radius, height) {}
};

为了避免钻石继承，我们使用虚继承：

class Cylinder : public virtual Circle, public virtual Rectangle {
public:
    Cylinder(double radius, double height) : Circle(radius), Rectangle(radius, height) {}
};

现在，Cylinder 类的 getArea() 函数总是调用它派生的最具体类（即 Cylinder

🎜Vermeidung der Diamanten-Vererbung🎜🎜🎜Eine gängige Lösung zur Vermeidung der Diamanten-Vererbung ist die Nutzung der virtuellen Vererbung. Durch die virtuelle Vererbung wird ein vtable-Zeiger auf die Basisklasse erstellt, anstatt das Basisklassenobjekt zu kopieren. Dadurch wird sichergestellt, dass Funktionsaufrufe an eine abgeleitete Klasse immer auf die spezifischste Basisklassenimplementierung verweisen. 🎜rrreee🎜Im obigen Beispiel verwenden Base1 und Base2 virtuelle Vererbung. Dadurch wird sichergestellt, dass Derived::print() immer die Implementierung der Klasse Derived aufruft. 🎜🎜🎜Praktischer Fall🎜🎜🎜Betrachten Sie ein Beispiel für die Berechnung der Fläche eines Diagramms. Wir haben eine Basisklasse Shape, die die Funktion getArea() zur Flächenberechnung definiert. Wir haben auch zwei abgeleitete Klassen, Circle und Rectangle, die formspezifische Flächenberechnungen ermöglichen. 🎜rrreee🎜Um die „Ärmel“-Form zu implementieren, haben wir eine abgeleitete Klasse Cylinder erstellt, die von Circle und Rectangle erbt. Da jedoch Circle und Rectangle beide über getArea()-Funktionen verfügen, wird Cylinder mit Diamantvererbungsproblemen konfrontiert sein. 🎜rrreee🎜Um die Rautenvererbung zu vermeiden, verwenden wir die virtuelle Vererbung: 🎜rrreee🎜Jetzt ruft die Funktion getArea() der Klasse Cylinder immer die spezifischste Klasse auf, von der sie abgeleitet ist (d. h. Zylinder) Implementierung. 🎜

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