菱形继承与菱形虚继承剖析

菱形继承定义为：两个子类继承同一个父类，而又有子类同时继承这两个父类。
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为了方便理解，画出如下菱形继承的对象模型
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代码描述如下：

#include<iostream>
using namespace std; 

class AA
{
public:
    int _a;
};

class BB : public AA
{
public:
    int _b;
};

class CC : public AA
{
public:
    int _c;
};

class DD :public BB, public CC
{
public:
    int _d;
};

void Test()
{
    DD d;
    d.BB::_a = 1;
    d.CC::_a = 2;
}

int main()
{
    Test();
    return 0;
}

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可以看到，在对_a赋值时，必须使用域访问限定符，否则无法识别是对BB对象还是对CC对象中的 _a赋值，虽然这样解决了二义性问题，但是又产生了数据冗余的问题，所以，菱形继承并不是一个很好的特性。此时就引入了虚继承，解决了菱形继承的二义性和数据冗余的问题。
虚继承是在class BB : public AA与class CC :public AA的public前加上关键字virtual。那么，虚继承是如何解决二义性的？在解决这个问题之前，我们先想想另一个问题：对于菱形继承与虚继承，sizeof(b)的值是多大？菱形继承很容易看出答案是20个字节，很多人会想，那虚继承就是16字节了，但经过测试，发现应该是24字节，怎么会多出8个字节呢，这就涉及到内存的分配。现在我们分别在菱形继承和虚继承中对_a,_b,_c,_d四个变量赋值，来观察这四个变量的内存分配。
将Test（）改为如下：
void Test()
{
DD d;
d.BB::_a = 0;
d.CC::_a = 1;
d._b = 2;
d._c = 3;
d._d = 4;
}
首先来看在菱形继承中的情况如图：
这里写图片描述
很明显的可以看到，对象d占了20个字节

可以看到内存分配正好符合菱形继承对象模型中变量的顺序
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现在来看在菱形虚拟继承中的情况如图：
这里写图片描述
现在可以明显看出对象b占了24个字节的内存，但是，地址0x0049F708和0x0049F710存储的是什么鬼？在去查看内存

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可以看到，0x0049F708和0x0049F710分别存储了一个指针，该指针指向的内存偏移四个字节处存储的分别是十进制值20和12，再来观察地址0x0049F708和0x0049F710与0x0049F71C相差的字节数，刚好是20字节和12字节，所以该值代表了偏移量。
与该内存分配对应的菱形虚继承对象模型大致描述如下：
这里写图片描述
从该内存分配图可以看出，对象_a只有一块空间，当运行到d.BB::_a = 0;时，0x0049F71C的内容为十进制0，当运行到d.BB::_a = 1;时，其内容变为十进制1。由此可见，变量 _a不再有二义性。这种做法利用了空间上的增加来换取性能的提升，因为在菱形虚继承的环境下，对象d多占了四个字节的空间。

菱形继承与菱形虚继承剖析

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