C++之多重继承

C++中，所谓的多继承是指一个派生类可以有多个基类，这样就可能带来以下几方面的问题：

（1）多个基类中存在相同名称时

如果一个派生类继承的多个基类中包含有相同名称的函数时，有可能会产生调用不明确，即发生歧义，比如如下代码：

class BorrowableItem
{
public:
void checkOut();
};

class ElectronicGadget
{
public:
bool checkOut() const;
};

class MP3Player : public BorrowableItem, public ElectronicGadget{ ... };

MP3Player mp3;
mp3.checkOut();

上述代码中对象mp3调用函数checkOut时就会产生歧义，因为它的基类中都含有函数checkOut。编译器在查找可用的函数时，首先查找最佳匹配函数，然后再检查其是否可用，上面的两个基类的函数具有相同的匹配度，没有所谓的最佳匹配，因而编译器也不会检查可取用性。

为了指明到底是调用哪个基类的函数，通常需要如下指定：

mp3.BorrowableItem.checkOut();

（2）钻石继承体系
如果一个派生类继承的多个基类中，向上还要继承其他的类，例如

class File { };
class InputFile : public File { ... };
class OutputFile : public File { ... };
class IOFile : public InputFile, public OutputFile { ... };

这种形式的继承像极了钻石，因而也称钻石继承：

这种继承带来了这样的问题：如果一个继承体系中从一个base class到一个derived class有一个以上的通路，那么该让base class的成员变量在每一个通路中的derived class中都复制一次吗？如果是，那么这种复制必然会带来不必要的空间开销， 例如在上面的继承体系中，如果File中包含有一个fileName变量，那么IOFile类中就会包含两份fileName变量的空间，这在现实中显然是不合理的。

对此，C++提供两种方案：第一种缺省做法是提供复制，即上面的做法；第二是对基类进行virtual继承，形式如下：

class File { ... };
class InputFile : virtual public File { ... };
class OutputFile : virtual public File { ... };
class IOFile : public InputFile, public OutputFile { ... };

这种改变理论上来讲总是合理的，即public继承应当为virtual public继承，但是之所以不这么做的原因是，为了处理成员变量重复的问题，编译器需要做很多复杂的事情，对应的产生的派生类对象的体积也更大，访问virtual base class成员变量的速度也更慢。

此外，对virtual base class的初始化也更加复杂，其初始化责任由最底层的派生类承担（一般的继承中不是如此吗？）。

基于以上，可以看到，如果必须使用virtual base class，那么最好在virtual base class中少放数据，以避免初始化时可能带来的诡异行为。

（3）多重继承的合理性

如果一个类的许多实现可以通过使用已有的类的实现达到便利，即"is-implemented-in-terms-of"，那么可能需要private继承，当然这里也可以使用复合加public继承，假如这里执意用private继承。另一方面，该类还需要实现某个接口类，即必须通过public继承某个包含许多接口的类，那么多重继承看来就是合理的：

class IPerson
{
public:
virtual ~IPerson();
virtual string name() const = 0;
virtual string birthDate() const = 0;
};

class DatabaseID { ... };
class PersonInfo
{
public:
explicit PersonInfo(DatabaseID pid);
virtual ~PersonInfo();
virtual const char* theName() const;
virtual const char* theBirthDate() const;
virtual const char* valueDelimOpen() const;
virtual const char* valueDelimClose() const;
...
};

class CPerson : public IPerson, private PersonInfo
{
public:
explicit CPerson(DatabaseID pid) : PersonInfo(pid) { }
virtual string name() const
{
return PersonInfo::theName();
}
virtual string birthDate() const
{
return PeronInfo::theBirthDate();
}

private:
const char* valueDelimOpen() const { return ""; }
cpnst char* valueDelimClose() const { return ""; }
};

 

总结来讲，多重继承会产生歧义性，可能需要引入virtual base class，而virtual base class又可能造成大小、速度、初始化复杂度增加的成本，因而如果能避免使用多重继承，就应该避免。在某写场合下，比如需要public继承一个借口类和private继承一个协助实现的类时，采用多重继承会带来便利。

 

以上整理自Effective C++中文版第三版case 40.