[C ++詳細分析] 38.放棄された多重継承（オン）

1多重継承とは

C ++では、クラスが複数の親クラスを持つことができます。これは複数の継承です

• サブクラスには、すべての親クラスのメンバー変数があります
• サブクラスは親クラスのすべてのメンバー関数を継承します
• サブクラスオブジェクトは、任意の親クラスオブジェクトとして使用できます

多重継承の文法規則：

// 38-1.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class BaseA
{
    int ma;
public:
    BaseA(int a) { ma = a; }
    int getA() { return ma; }
};

class BaseB
{
    int mb;
public:
    BaseB(int b) { mb = b; }
    int getB() { return mb; }
};

class Derived : public BaseA, public BaseB
{
    int mc;
public:
    Derived(int a, int b, int c) : BaseA(a), BaseB(b)
    {
        mc = c;
    }
    int getC() { return mc; }
    void print()
    {
        cout << "ma = " << getA() << ", "
            <<"mb = " << getB() << ", "
            << "mc = " << mc << endl;
    }
};
int main()
{
    cout << "sizeof(Derived) = " << sizeof(Derived) << endl;
    Derived d(1, 2, 3);
    d.print();
    cout << "d.getA() = " << d.getA() << endl;
    cout << "d.getB() = " << d.getB() << endl;
    cout << "d.getC() = " << d.getC() << endl;
    cout << endl;

    BaseA* pa = &d;
    BaseB* pb = &d;

    cout << "pa->getA() = " << pa->getA() << endl;
    cout << "pb->getB() = " << pb->getB() << endl;
    cout << endl;

    cout << "pa = " << pa << endl;
    cout << "pb = " << pb << endl;
    return 0;
}

• クラスDerivedはクラスBaseAおよびBaseBを継承し、サブクラスは親クラスメンバーのサブクラスを重ね合わせることによって取得されるため、クラスDerivedにはメンバー変数ma、mb、mcがあります。クラスオブジェクトのサイズを計算すると、メンバー変数のサイズが計算され、メンバー関数はオブジェクトのサイズをカウントせずにコードセグメントに保存されます。したがって、派生クラスのサイズは12です。
• 派生オブジェクトは、継承されたメンバー関数getA（）、getB（）を呼び出すことができます
• サブクラスオブジェクトは任意の親クラスオブジェクトに変換できるため、プログラムの46〜50行目を2つの親クラスオブジェクトに変換して、親クラス関数を呼び出すことができます。
• プログラム53〜54は、オブジェクトdへの2つのポインタを出力して、多重継承の最初の問題を示します。

コンパイルして実行：

$ g++ 38-1.cpp -o 38-1
$ ./38-1
sizeof(Derived) = 12
ma = 1, mb = 2, mc = 3
d.getA() = 1
d.getB() = 2
d.getC() = 3

pa->getA() = 1
pb->getB() = 2

pa = 0x7ffee3d7e03c
pb = 0x7ffee3d7e040

実行結果は分析と一致していますが、paとpbはオブジェクトdへのポインターですが、値は異なります。これが最初の問題です。

2多重継承の問題1：オブジェクトのアドレスが異なる

• 複数の継承を介して取得されたオブジェクトは、「異なるアドレス」を持つ可能性があります

次の図に示すように、2つのポインターはオブジェクトを指しており、オブジェクトは別の場所を指している場合があり、現在のところ解決策はありません。

3多重継承の問題2：メンバーの冗長性

• 多重継承は冗長なメンバーを生成する可能性があります

以下に示すように、TeacherとStudentは両方ともPeopleのサブクラスであり、DoctorはTeacherとStudentのサブクラスです。

上記の関係を記述するためにコードを使用します

// 38-2.cpp
#include<iostream>
using namespace std;
class People
{
    string m_name;
    int m_age;
public:
    People(string name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }
    void print()
    {
        cout << "Name = " << m_name << ", "
            << "Age = " << m_age << endl;
    }
};
class Teacher : public People
{
public:
    Teacher(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};
class Student : public People
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};
class Doctor : public Teacher, public Student
{
    public:
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age)
    {
    }
};
int main()
{
    Doctor d("Tom", 29);
    //d.print();
    d.Teacher::print();
    d.Student::print();
    return 0;
}

TeacherとStudentはどちらもPeopleのサブクラスなので、TeacherとStudentはどちらもメンバー変数m_name、int m_age、メンバー関数print（）を持っています。
DoctorはTeacherおよびStudentのサブクラスであるため、Doctorには2つのm_name変数、2つのm_age変数、および2つのprint（）関数があります。d.print（）を使用して呼び出すと、コンパイラーは呼び出し先を認識しません。関数は、どの関数が必要かを示す修飾子として使用する必要があります。

3.1仮想継承はデータの冗長性を解決します

複数の継承関係が閉じている場合のデータ冗長性の問題の
解決策：仮想継承

• 仮想継承は冗長データの問題を解決できます
• 中間レベルの親クラスは、最上位の親クラスの初期化を気にしなくなりました
• 最後のサブクラスは、最上位の親クラスのコンストラクターを直接呼び出す必要があります

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class People
{
    string m_name;
    int m_age;
public:
    People(string name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }
    void print()
    {
        cout << "Name = " << m_name << ", "
             << "Age = " << m_age << endl;
    }
};

class Teacher : virtual public People				// 虚继承
{
public:
    Teacher(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};

class Student : virtual public People				// 虚继承
{
public:
    Student(string name, int age) : People(name, age)
    {
    }
};

class Doctor : public Teacher, public Student
{
public:
	// 最终子类必须直接调用顶层父类的构造函数
    Doctor(string name, int age) : Teacher(name, age), Student(name, age), People(name, age)
    {
    }
};
int main()
{
    Doctor d("Tom", 33);
    d.print();
    return 0;
}

仮想継承を使用して、最後のサブクラスはトップレベルの親クラスのコンストラクターを直接呼び出し、データの冗長性の問題を解決します。

$ g++ 38-2.cpp -o 38-2
$ ./38-2
Name = Tom, Age = 29

アーキテクチャの設計では、次のコードで継承が増えるかどうかがわからないため、仮想継承を使用する必要があるかどうかがわかりません。また、最上位の親クラスのコンストラクターを直接呼び出して、最上位の親クラスの非効率性を見つける必要があります。ソフトウェアが多重継承を使用することはほとんどありません。

4まとめ

1. C ++は多重継承プログラミング手法をサポートします
2.多重継承の問題

• 同じオブジェクトが異なるアドレスを持つ可能性があります
• 仮想継承はデータの冗長性の問題を解決できます
• 仮想継承は建築設計で問題を引き起こす可能性があります