多繼承與虛函數重復
既然說到了多繼承,那么還有一個問題可能會需要解決,那就是如果兩個父類里都有相同的虛函數定義,在子對象的布局里會是怎么樣個情況?是否依然可以將這個虛函數指向到正確的實現代碼上呢?
修改前面一個源代碼,在parent2的接口里增加下面的虛函數定義:
virtual int fun1(){cout<<"parent2::fun1()"<<endl;return 0;};
上面的fun1的定義與parent1類里的完全重復相同(類型,參數列表),增加上面的代碼后立即開始編譯,程序正常編譯通過。運行之,得到下面的結果:
child1::fun1()
child1::fun2()
這個程序居然正確的完成了執行,編譯器在其中做了些怎樣的工作,是怎么樣避免掉隊fun1函數的沖突問題呢?
讓我們來看看這個時候的child1的對象布局:
class child1 size(8):
+---
| +--- (base class parent1)
0 | | {vfptr}
| +---
| +--- (base class parent2)
4 | | {vfptr}
| +---
+---
child1::$vftable@parent1@:
| &child1_meta
| 0
0 | &child1::fun1
child1::$vftable@parent2@:
| -4
0 | &child1::fun2
1 | &thunk: this-=4; goto child1::fun1
child1::fun1 this adjustor: 0
child1::fun2 this adjustor: 4
恩~~~還是兩個vfptr在child1的對象布局里(不一樣就怪啦,呵呵),但是第二個vfptr所指的虛函數表的內容有所變化哦!
注意看紅色字體部分,虛函數表里并沒有直接填寫child::fun1的代碼,而是多了一個 &thunk: this-=4;然后才goto child1::fun1!注意到一個關鍵名詞thunk了吧?沒錯,vc在這里使用了名為thunk的技術,避免了虛函數fun1在兩個基類里重復出現導致的沖突問題!(除了thunk,還有其他方法可以解決此類問題的)。
現在,我們知道為什么相同的虛函數不會在子類里出現沖突的情況了。
但是,倘若我們在基類里就是由兩個沖突的普通函數,而不是虛函數,是個怎樣的情況呢?
多繼承產生的沖突與虛繼承,虛基類
我們在parent1和parent2里添加一個相同的函數void fun3(),然后再進行編譯,通過了!查看類對象布局,跟上面的完全一致。但是在main函數里調用chobj.fun3()的時候,編譯器卻不再能正確編譯了,并且會提示“error C2385: 對”fun3“的訪問不明確”的錯誤信息,沒錯,編譯器不知道你要訪問哪個fun3了。
如何解決這樣的多繼承帶來的問題呢,其實有一個簡單的做法。就是在方法前限定引用的具體是哪個類的函數,比如:chobj.parent1::fun3(); ,這樣的寫法就寫明了是要調用chobj的父類parent1里的fun3()函數!
我們再看看另外一種情況,從parent1和parent2里抹去剛才添加的fun3函數,將之放到一個共同的基類里:
class commonbase
{
public:
void fun3(){cout<<"commonbase::fun3()"<<endl;}
};
而parent1和parent2都修改為從此類繼承。可以看到,在這個情況下,依然需要使用chobj.parent1::fun3(); 的方式才可以正確調用到fun3,難道,在這種情況下,就不能自然的使用chobj.fun3()這樣的方式了嗎?
虛繼承可以解決這個問題——我們在parent1和parent2繼承common類的地方添加上一個關鍵詞virtual,如下:
class parent1:virtual public commonbase
{
public:
virtual int fun1(){cout<<"parent1::fun1()"<<endl;return 0;};
};
給parent2也同樣的處理,然后再次編譯,這次chobj.fun3()可以編譯通過了!!!
編譯器這次又在私下里做了哪些工作了呢????
class child1 size(16):
+---
| +--- (base class parent1)
0 | | {vfptr}
4 | | {vbptr}
| +---
| +--- (base class parent2)
8 | | {vfptr}
12 | | {vbptr}
| +---
+---
+--- (virtual base commonbase)
+---
child1::$vftable@parent1@:
| &child1_meta
| 0
0 | &child1::fun1
child1::$vftable@parent2@:
| -8
0 | &child1::fun2
1 | &thunk: this-=8; goto child1::fun1
child1::$vbtable@parent1@:
0 | -4
1 | 12 (child1d(parent1+4)commonbase)
child1::$vbtable@parent2@:
0 | -4
1 | 4 (child1d(parent2+4)commonbase)
child1::fun1 this adjustor: 0
child1::fun2 this adjustor: 8
vbi: class offset o.vbptr o.vbte fVtorDisp
commonbase 16 4 4 0
這次變化可大了去了!!!
首先,可以看到兩個類parent1和parent2的對象布局里,都多了一個vbptr的指針。而在child1的對象布局里,還有一個virtual base commonbase的虛擬基類。再看看兩個vbptr的內容:
12 (child1d(parent1+4)commonbase) 這個很好理解,從parent1的vbptr開始,偏移12個字節,指向的是virtual base commonbase!
再看看4 (child1d(parent2+4)commonbase) ,從parent2的vbptr開始,便宜4個字節,也指向了virtual base commonbase!
這下明白了。虛基類在child1里只有一個共同的對象布局了,所以就可以直接用chobj.fun3()啦,當然,在commonbase里的其他成員變量此時也可以同樣的方式訪問了!
雖然解決方案有了,但是在一個系統的設計里,如果有一個基類出現多繼承沖突的情況,大部分情況下都說明這樣的設計是有問題的,應該盡量避免這樣的設計,并且盡量用純虛函數,來提取一些抽象的接口類,把共同的方法接口都抽取出來,通常就能避免多繼承的問題。