C++ 函式繼承詳解：如何避免「鑽石繼承」問題？

鑽石繼承問題：衍生類別同時從多個基底類別繼承相同函數時出現的無法確定呼叫哪個函數版本的問題。解決方案：虛繼承：建立基底類別的虛表指針，確保函數呼叫始終指向最具體的基底類別實作。實戰案例：Cylinder 類別從 Circle 和 Rectangle 繼承，使用虛繼承避免鑽石繼承，確保總調用 Cylinder 類別的 getArea() 函數實作。

C 函數繼承詳解：應對「鑽石繼承」

##簡介

函數繼承是C 中的一項強大特性，允許衍生類別存取和重複使用基底類別的函數。然而，當多個基底類別具有相同的函數時，可能會出現稱為“鑽石繼承”的問題。本文將探討鑽石繼承及其解決方案，並提供實戰案例。

鑽石繼承

當一個衍生類別同時從兩個或多個基底類別繼承相同的函數時，就會發生鑽石繼承。這會導致無法確定哪個函數版本在衍生類別中被呼叫。

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？
    }
};

在上述範例中，

Derived 類別從Base1 和Base2 繼承，這兩個基底類別都有相同的 print() 函數。當呼叫 Derived::print() 時，無法確定是否呼叫 Base1::print() 或 Base2::print()。

避免鑽石繼承

避免鑽石繼承的一個常見解決方案是使用虛繼承。虛繼承會建立基底類別的虛表指針，而不是複製基底類別的物件。這確保了針對衍生類別的函數呼叫總是指向最具體的基底類別實作。

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;
    }
};

在上面的範例中，

Base1 和 Base2 使用了虛繼承。這確保了 Derived::print() 將始終呼叫 Derived 類別的實作。

實戰案例

考慮一個計算圖形面積的範例。我們有一個基底類別

Shape，它定義了計算面積的 getArea() 函數。我們還有兩個衍生類別 Circle 和 Rectangle，它們提供形狀特定的面積計算。

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;
};

為了實現「套筒」形狀，我們創建了一個衍生類別

Cylinder，它從 Circle 和 Rectangle 繼承。然而，由於 Circle 和 Rectangle 都有 getArea() 函數，因此 Cylinder 將面臨鑽石繼承問題。

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

為了避免鑽石繼承，我們使用虛繼承：

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

現在，

Cylinder 類別的getArea() 函數總是呼叫它派生的最具體類別（即Cylinder）的實作。

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