C++虚继承时的构造函数的讲解

在虚继承中，虚基类是由最终的派生类初始化的，换句话说，最终派生类的构造函数必须要调用虚基类的构造函数。对最终的派生类来说，虚基类是间接基类，而不是直接基类。这跟普通继承不同，在普通继承中，派生类构造函数中只能调用直接基类的构造函数，不能调用间接基类的。

下面我们以菱形继承为例来演示构造函数的调用：

1. #include <iostream>
2. using namespace std;
4. //虚基类A
5. class A{
6. public:
7. A(int a);
8. protected:
9. int m_a;
10. };
11. A::A(int a): m_a(a){ }
13. //直接派生类B
14. class B: virtual public A{
15. public:
16. B(int a, int b);
17. public:
18. void display();
19. protected:
20. int m_b;
21. };
22. B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ }
23. void B::display(){
24. cout<<"m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl;
25. }
27. //直接派生类C
28. class C: virtual public A{
29. public:
30. C(int a, int c);
31. public:
32. void display();
33. protected:
34. int m_c;
35. };
36. C::C(int a, int c): A(a), m_c(c){ }
37. void C::display(){
38. cout<<"m_a="<<m_a<<", m_c="<<m_c<<endl;
39. }
41. //间接派生类D
42. class D: public B, public C{
43. public:
44. D(int a, int b, int c, int d);
45. public:
46. void display();
47. private:
48. int m_d;
49. };
50. D::D(int a, int b, int c, int d): A(a), B(90, b), C(100, c), m_d(d){ }
51. void D::display(){
52. cout<<"m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl;
53. }
55. int main(){
56. B b(10, 20);
57. b.display();
59. C c(30, 40);
60. c.display();
62. D d(50, 60, 70, 80);
63. d.display();
64. return 0;
65. }

运行结果：
m_a=10, m_b=20
m_a=30, m_c=40
m_a=50, m_b=60, m_c=70, m_d=80

请注意第 50 行代码，在最终派生类 D 的构造函数中，除了调用 B 和 C 的构造函数，还调用了 A 的构造函数，这说明 D 不但要负责初始化直接基类 B 和 C，还要负责初始化间接基类 A。而在以往的普通继承中，派生类的构造函数只负责初始化它的直接基类，再由直接基类的构造函数初始化间接基类，用户尝试调用间接基类的构造函数将导致错误。

现在采用了虚继承，虚基类 A 在最终派生类 D 中只保留了一份成员变量 m_a，如果由 B 和 C 初始化 m_a，那么 B 和 C 在调用 A 的构造函数时很有可能给出不同的实参，这个时候编译器就会犯迷糊，不知道使用哪个实参初始化 m_a。

为了避免出现这种矛盾的情况，C++ 干脆规定必须由最终的派生类 D 来初始化虚基类 A，直接派生类 B 和 C 对 A 的构造函数的调用是无效的。在第 50 行代码中，调用 B 的构造函数时试图将 m_a 初始化为 90，调用 C 的构造函数时试图将 m_a 初始化为 100，但是输出结果有力地证明了这些都是无效的，m_a 最终被初始化为 50，这正是在 D 中直接调用 A 的构造函数的结果。

另外需要关注的是构造函数的执行顺序。虚继承时构造函数的执行顺序与普通继承时不同：在最终派生类的构造函数调用列表中，不管各个构造函数出现的顺序如何，编译器总是先调用虚基类的构造函数，再按照出现的顺序调用其他的构造函数；而对于普通继承，就是按照构造函数出现的顺序依次调用的。

修改本例中第 50 行代码，改变构造函数出现的顺序：

1. D::D(int a, int b, int c, int d): B(90, b), C(100, c), A(a), m_d(d){ }

虽然我们将 A() 放在了最后，但是编译器仍然会先调用 A()，然后再调用 B()、C()，因为 A() 是虚基类的构造函数，比其他构造函数优先级高。如果没有使用虚继承的话，那么编译器将按照出现的顺序依次调用 B()、C()、A()。