C++多继承详解

在面向对象编程中，继承是一种重要的概念，它允许基于现有的类（基类或父类）创建新的类（派生类）。在此基础上，C++ 引入了多继承的概念，允许一个派生类继承多个基类。

在是否使用多继承这个问题上，是存在很多争论的，有的人认为多继承的功能很强大，可以使用一个派生类支持多个基类；也有人认为多继承使得派生类存在二义性，而且使程序变得复杂。

在大多数情况下，单继承已经能够满足开发者的需要。但如果事物的逻辑层次结构稍显复杂，单继承就未必能够胜任。例如，有两个基类分别代表不同的特性，而派生类需要同时具备这两种特性，那么多继承就是一个合适的选择。

多继承的定义

在 C++ 中，多继承通过在派生类的定义中列出多个基类来实现，语法格式如下：

class Derived : public Base1, public Base2, ... {
    // 派生类的成员和函数定义
};

考虑一个简单的例子，假设我们要创建一个表示“机器人”的类。机器人可以有移动功能和声音功能，因此我们可以使用多继承来实现这种复杂的特性组合。

#include <iostream>

// 移动功能的基类
class Moveable {
    //......
};

// 声音功能的基类
class Sound {
    //......
};

// 机器人类继承了移动功能和声音功能
class Robot : public Moveable, public Sound {
    //......
};

同定义单继承派生类的构造函数一样，定义多继承派生类时也要注意基类的初始化。如果基类没有默认的构造函数，那么在派生类构造函数的初始化列表里就要依次调用各个基类的构造函数。

基类构造函数的调用顺序和和它们在派生类构造函数中出现的顺序无关，而是和声明派生类时基类出现的顺序相同。

例如，D 类构造函数的写法为：

D(形参列表): A(实参列表), B(实参列表), C(实参列表){
    //其他操作
}

那么，即使将 D 类构造函数写作下面的形式：

D(形参列表): B(实参列表), C(实参列表), A(实参列表){
    //其他操作
}

也是先调用 A 类的构造函数，再调用 B 类构造函数，最后调用 C 类构造函数。

多继承派生类对象在析构时按照与构造相反的顺序进行，即先调用派生类自己的析构函数，再析构各个成员变量，然后按照相反的顺序，依次调用各个基类的析构函数。

多继承存在的问题

在多继承中，派生类可能从多个基类中继承相同名称的成员，从而导致命名冲突和二义性。

为了解决这个问题，C++ 提供了一些规则和方法，例如使用作用域解析运算符::来指定使用哪个基类的成员。

例如，派生类Derived有两个基类BaseA和BaseB，这两个基类都具有成员函数show( )，则可以如下访问基类的成员：

#include <iostream>

class BaseA {
public:
    void show() {
        std::cout << "BaseA" << std::endl;
    }
};

class BaseB {
public:
    void show() {
        std::cout << "BaseB" << std::endl;
    }
};

class Derived : public BaseA, public BaseB {
public:
    void showDerived() {
        // 使用作用域解析运算符来指定调用哪个基类的成员函数
        BaseA::show();  // 调用 BaseA 类的 show 函数
        BaseB::show();  // 调用 BaseB 类的 show 函数
    }
};

int main() {
    Derived d;
    d.showDerived();

    return 0;
}

在 showDerived() 函数中，通过使用::作用域解析运算符来明确调用哪个基类的 show() 函数，避免了二义性问题。

此外还有一个比较常见的问题，就是多继承会导致数据重复，并由此带来数据不一致的问题。

例如，一个派生类 D 从两个基类 B 和 C 中派生，而这两个基类又有一个共同的基类 A，这就会导致 A 的数据在 D 中被重复两次，如下图所示：


图中，D 多继承 B 和 C，将 B 和 C 的数据复制到 D 中。由于 A 的数据已经分别被 B 和 C 继承，所以 A 的数据在 D 中将重复两次。

从逻辑的角度来讲，在 D 类的对象中 A 的数据应当只有一份，为了解决多继承导致的数据冗余和数据不一致的问题，C++ 提出了虚继承，这里不再对虚继承做展开讲解，感兴趣的读者请自行查阅相关资料。

多继承的实例演示

在下面的例子中，Robot 类通过多继承同时继承了 Moveable 和 Sound 两个基类的功能。通过创建 Robot 类的对象，我们可以调用从这两个基类继承的函数。

#include <iostream>

// 移动功能的基类
class Moveable {
public:
    void move() {
        std::cout << "Moving the robot" << std::endl;
    }
};

// 声音功能的基类
class Sound {
public:
    void makeSound() {
        std::cout << "Making robot sound" << std::endl;
    }
};

// 机器人类继承了移动功能和声音功能
class Robot : public Moveable, public Sound {
public:
    void performTasks() {
        move();
        makeSound();
    }
};

int main() {
    Robot robot;
    robot.performTasks();

    return 0;
}

运行结果为：

Moving the robot
Making robot sound

总结

多继承是 C++ 强大的特性之一，允许类从多个基类中继承特性，创造出更加灵活和多维度的类关系。

然而，多继承也需要谨慎使用，以避免命名冲突和设计复杂性。通过适当的解决方法，多继承可以在某些场景下为你的代码提供更高的可扩展性和重用性。