从纯抽象类(接口)进行虚拟继承是必要的

is virtual inheritance from pure abstract classes (interfaces) necessary

本文关键字:继承 虚拟 抽象类 接口      更新时间:2023-10-16

为什么编译器在下面的代码中抱怨PureAbstractBaseMultiplyInheritedClass的不明确基类?我意识到我在MultiplyInheritedClass中有两个PureAbstractBase的副本,FirstConreteClassSecondConreteClass应该是虚拟派生的,因为它们是菱形的中间一行(这确实解决了下面代码的问题)。但是,尽管我有两个接口副本,为什么MultiplyInheritedClass中的代码不同时覆盖这两个副本,并明确地选择MultiplyInheritedClass中定义的接口类?

#include <iostream>
using namespace std;
class PureAbstractBase {
  public:
    virtual void interface() = 0;
};
// I know that changing the following line to:
// class FirstConcreteClass : public virtual PureAbstractBase {
// fixes the problem with this hierarchy
class FirstConcreteClass : public PureAbstractBase {
  public:
    virtual void interface() { implementation(); }
  private:
    void implementation() { cout << "This is object FirstConcreteClassn"; }
};
// I know that changing the following line to:
// class SecondConcreteClass : public virtual PureAbstractBase {
// fixes the problem with this hierarchy
class SecondConcreteClass : public PureAbstractBase {
  public:
    virtual void interface() { implementation(); }
  private:
    void implementation() { cout << "This is object SecondConcreteClassn"; }
};
class MultiplyInheritedClass : public FirstConcreteClass,
                               public SecondConcreteClass {
  public:
    virtual void interface() { implementation(); }
  private:
    void implementation() { cout << "This is object MultiplyInheritedClassn"; }
};

此外,为什么我对以下层次结构没有问题?在这种情况下,ConcreteHandler类不是有三个AbstractTaggingInterface副本吗?那么,为什么它没有和上面的例子一样的问题呢?

#include <iostream>
using namespace std;
class AbstractTaggingInterface {
  public:
    virtual void taggingInterface() = 0;
};
class FirstAbstractHandler : public AbstractTaggingInterface {
  public:
    virtual void taggingInterface() { cout << "FirstAbstractHandlern"; }
    virtual void handleFirst() = 0;
};
class SecondAbstractHandler : public AbstractTaggingInterface {
  public:
    virtual void taggingInterface() { cout << "SecondAbstractHandlern"; }
    virtual void handleSecond() = 0;
};
class ThirdAbstractHandler : public AbstractTaggingInterface {
  public:
    virtual void taggingInterface() { cout << "ThridAbstractHandlern"; }
    virtual void handleThird() = 0;
};
class ConcreteHandler : public FirstAbstractHandler,
                        public SecondAbstractHandler,
                        public ThirdAbstractHandler {
  public:
    virtual void taggingInterface() = { cout << "ConcreteHandlern"; }
    virtual void handleFirst() {}
    virtual void handleSecond() {}
    virtual void handleThird() {}
};

我正试图理解这一切,因为我最近与一位同事进行了一次对话,他声称如果你从没有任何数据成员的纯虚拟类(接口)继承,那么虚拟继承就没有必要了。我认为,理解为什么前一个代码示例不起作用,而后一个起作用,将大大有助于我理清思路(并澄清他的评论到底是什么意思)。提前谢谢。

您需要虚拟继承来克服菱形歧义:

class FirstConcreteClass  : public virtual PureAbstractBase { ... };
class SecondConcreteClass : public virtual PureAbstractBase { ... };

冗长的解释:假设你有这个:

// *** Example with errrors! *** //
struct A { virtual int foo(); };
struct B1 : public A { virtual int foo(); };
struct B2 : public A { virtual int foo(); };
struct C: public B1, public B2 { /* ... */ };  // ambiguous base class A!
int main() {
  A * px = new C;                              // error, ambiguous base!
  px->foo();                                   // error, ambiguous override!
}

虚拟函数foo的继承是不明确的,因为它有三种方式:来自B1、来自B2和来自A。继承图形成了一个"钻石":

   /-> B1 >-
A->          ->C
   -> B2 >-/

通过使继承成为虚拟的,struct B1 : public virtual A;等,可以允许C*的任何基类调用正确的成员:

struct A { virtual int foo(); };
struct B1 : public virtual A { virtual int foo(); };
struct B2 : public virtual A { virtual int foo(); };
struct C: public B1, public B2 { virtual int foo(); };

我们必须还定义C::foo(),否则C将没有定义明确的成员foo

更多细节:假设我们现在有一个适当的虚拟继承类C,如上所述。我们可以根据需要访问所有各种虚拟成员:

int main() {
  A * pa = new C;
  pa->foo();      // the most derived one
  pa->A::foo();   // the original A's foo
  B1 * pb1 = new C;
  pb1->foo();     // the most derived one
  pb1->A::foo();  // A's foo
  pb1->B1::foo(); // B1's foo
  C * pc = new C;
  pc->foo();      // the most derived one
  pc->A::foo();   // A's foo
  pc->B1::foo();  // B1's foo
  pc->B2::foo();  // B2's foo
  pc->C::foo();   // C's foo, same as "pc->foo()"
}

 

更新:正如David在评论中所说,这里的要点是中间类B1B2实际上是继承的,这样更多的类(在本例中为C)可以从继承它们,同时保持从A的继承不含糊。对最初的错误表示歉意,并感谢您的更正!

您的第一个例子失败了,因为编译器无法在implementation()的三个实现之间消除歧义。您正在MultiplyInheritedClass中重写该方法,它实际上同时重写FirstConcreteClass::implementationSecondConcreteClass::implementation(一旦是虚拟的,则始终是虚拟的)。然而,两个虚拟调用仍然存在于MultiplyInheritedClass的接口中,这使得调用在调用站点上不明确。

您的示例在没有virtual继承的情况下工作的原因是没有公共基类的冲突实现。换句话说:

class Base
{
public:
    void DoSomething() {
    std::cout << "TADA!";
    }
}
class One : public Base
{
    //...
}
class Two : public Base
{
    //...
}
class Mixed : public One, public Two
{
    //...
}
int main()
{
    Mixed abc;
    abc.DoSomething(); //Fails because the compiler doesn't know whether to call
                       // One::DoSomething or Two::DoSomething, because they both
                       // have implementations.
    //In response to comment:
    abc.One::DoSomething(); //Succeeds! You removed the ambiguity.
}

因为您的示例具有所有纯虚拟函数,所以编译器不需要消除多个实现的歧义。因此,只有一个实现存在,并且调用是明确的。

我尝试了这两个问题代码,它们在实例化多继承类的对象时运行良好。它不仅适用于多态性,例如:

PureAbstractBase* F;
F = new MultiplyInheritedClass();

原因很清楚:它不知道应该链接到抽象基类的哪个副本(很抱歉表达式不正确,我理解这个想法,但无法表达)。由于固有virtaully使得派生类中只存在一个副本,所以这很好。

此外,Billy ONeal的代码也不清楚,我们应该放置什么而不是注释?

如果我们放置:

public:    
void DoSomething() 
{    std::cout << "TADA!";    }

它运行良好,因为没有虚拟性。

我在Visual Studio 2008上工作。

为什么不这样做(Benjamin Supnik的博客文章中建议):

#include <iostream>
class PureAbstractBase {
public:
    virtual void interface() = 0;
};
class FirstConcreteClass : public PureAbstractBase {
public:
    virtual void interface() { implementation(); }
private:
    void implementation() { std::cout << "Fisrt" << std::endl; }
};
class SecondConcreteClass : public PureAbstractBase {
public:
    virtual void interface() { implementation(); }
private:
    void implementation() { std::cout << "Second" << std::endl; }
};
class MultiplyInheritedClass : public FirstConcreteClass,
                               public SecondConcreteClass 
{
public:
    virtual void interface() { implementation(); }
private:
    void implementation() { std::cout << "Multiple" << std::endl; }
};
int main() {
MultiplyInheritedClass mic;
mic.interface();
FirstConcreteClass *fc = &mic; //disambiguate to FirstConcreteClass 
PureAbstractBase *pab1 = fc;
pab1->interface();
SecondConcreteClass *sc = &mic; //disambiguate to SecondConcreteClass 
PureAbstractBase *pab2 = sc;
pab2->interface();
}

它给出:

Multiple
Multiple
Multiple    

这样:

  • 不涉及虚拟基地(你真的需要它们吗?)
  • 可以通过MultiplyInheritedClass的实例调用overriden函数
  • 通过两阶段转换消除歧义