Про наследование виртуальных методов, см виртуальный метод.
Виртуа́льное насле́дование () в языке программирования C++ — один из вариантов наследования, который нужен для решения некоторых проблем, порождаемых наличием возможности множественного наследования (особенно «ромбовидного наследования»), путём разрешения неоднозначности того, методы которого из суперклассов (непосредственных классов-предков) необходимо использовать. Оно применяется в тех случаях, когда множественное наследование вместо предполагаемой полной композиции свойств классов-предков приводит к ограничению доступных наследуемых свойств вследствие неоднозначности. Базовый класс, наследуемый множественно, определяется виртуальным с помощью ключевого слова virtual.
Суть проблемы
Рассмотрим следующую иерархию классов: class Animal { public: virtual void eat(); // Метод определяется для данного класса ...
class Mammal : public Animal { public: Color getHairColor(); ...
class WingedAnimal : public Animal { public: void flap(); ...
// A bat is a winged mammal class Bat : public Mammal, public WingedAnimal {}; //<--- обратите внимание, что метод eat() не переопределен в Bat
Bat bat;
Для вышеприведенного кода вызов bat.eat() является неоднозначным. Он может относиться как к Bat::WingedAnimal::Animal::eat() так и к Bat::Mammal::Animal::eat(). У каждого промежуточного наследника (WingedAnimal, Mammal) метод eat() может быть переопределен (это не меняет сущность проблемы с точки зрения языка). Проблема в том, что семантика традиционного множественного наследования не соответствует моделируемой им реальности. В некотором смысле, сущность Animal единственна по сути; Bat — это Mammal и WingedAnimal, но свойство животности (Animalness) летучей мыши (Bat), оно же свойство животности млекопитающего (Mammal) и оно же свойство животности WingedAnimal — по сути это одно и то же свойство.
Такая ситуация обычно именуется «ромбовидным наследованием» и представляет собой проблему, которую призвано решить виртуальное наследование.
Представление класса Прежде чем продолжить, полезным будет рассмотреть, как классы представляются в C++. В частности, при наследовании классы предка и наследника просто помещаются в памяти друг за другом. Таким образом объект класса Bat это на самом деле последовательность объектов классов (Animal,Mammal,Animal,WingedAnimal,Bat), размещенных последовательно в памяти, при этом Animal повторяется дважды, что и приводит к неоднозначности.
Решение Мы можем переопределить наши классы следующим образом: class Animal { public: virtual void eat(); ...
// Two classes virtually inheriting Animal: class Mammal : public virtual Animal // <--- обратите внимание на ключевое слово virtual { public: Color getHairColor(); ...
class WingedAnimal : public virtual Animal // <--- обратите внимание на ключевое слово virtual { public: void flap(); ...
// A bat is still a winged mammal class Bat : public Mammal, public WingedAnimal {}; Теперь, часть Animal объекта класса Bat::WingedAnimal та же самая, что и часть Animal, которая используется в Bat::Mammal, и можно сказать, что Bat имеет в своем представлении только одну часть Animal и вызов Bat::eat() становится однозначным.
Виртуальное наследование реализуется через добавление указателей в классы Mammal и WingedAnimal. Таким образом, Bat представляется, как (ptr, Mammal, ptr, WingedAnimal, Bat, Animal). *ptr содержит информацию о смещении в памяти между началом Mammal/WingedAnimal и его Animal. За счёт этого обеспечивается не только исключение дублирования общей Animal части для Mammal и WingedAnimal, но и простой механизм преобразования указателя (ссылки) на объект класса наследника в указатель (ссылку) на объект любого базового класса. Очевидно, что избыточное применение виртуального наследования даст некоторое снижение производительности (аналогичное таковому у виртуальных функций - за счёт дополнительной операции чтения).
Пример Чтобы понять суть виртуального наследования без лишнего "шума", следует рассмотреть следующий пример:
#include <iostream>
class A { public: virtual int foo() { return 1;
class B : public virtual A {};
class C : public virtual A {};
class D : public B, public C {};
int main () { D d; std::cout << d.foo(); return 0; }
Если убрать ключевое слово virtual, то метод foo() не может быть определён однозначно и в результате не будет доступен, как и объект класса D — код не скомпилируется.
См. также Объектно-ориентированное программирование Наследование
Литература
Категория:Синтаксис C++ Категория:Статьи с примерами кода C++ Категория:Наследование (программирование)