Виртуа́льное насле́дование (англ. virtual inheritance) 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
.
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 (Animal
ness) 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.
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.
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
и его Animal
. Это необходимо, потому что для указателя Animal* p;, который может ссылаться на Animal, на Mammal, на WingedAnimal, смещение в памяти между началом объекта и его Animal части неизвестно на этапе компиляции, а выясняется только во время выполнения.
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 объект класса D и код не скомпилируется.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .