《Effective C++》学习笔记——条款40

六、继承与面向对象

条款40、明智而审慎的使用多重继承

两个阵营

一旦提到多重继承，C++社群便会分成两个基本阵营：

• 如果单一继承（SI - single inheritance）是好的，那么多重继承（MI - multiple inheritance）一定更好
• 单一继承是好的，但多重继承不值得使用

本条款的目的并不是讨论两者好坏，支持or反对哪个阵营，而是来了解这两个阵营。

两个观点

1. 多重继承 可能导致歧义
   尤其是当程序可能从多个基类继承相同名称（函数、typedef等）

   class BorrowableItem {
   public:
   void checkOut();
   …
   };
   class ElectronicGadget {
   private:
   bool checkOut() const;
   …
   };
   class MP3Player: public BorrowableItem, public ElectronicGadget
   { … };
   MP3Player mp;
   mp.checkOut(); // 此处的checkOut是BorrowableItem类的还是ElectronicGadget类的呢？

注释①

为了解决这种歧义，首先要明确调用哪个基类的函数，然后 带上那个基类

mp.BorrowableItem::checkOut();

当然，此处也可以将 BorrowableItem换成ElectronicGadget，但是会报 无法调用private成员 的错误。

1. 钻石型多重继承 问题
   当所继承的基类在它们体系中又有共同的基类，会产生钻石型多重继承问题。

   class File { … };
   class InputFile: public File { … };
   class OutputFile: public File { … };
   class IOFile: public InputFile, public OutputFile
   { … };

IOFile继承自InputFile与OutputFile类，但它们各自又有共同的基类File。
对于IOFile类中有多少 File类的成分呢？

• IOFile应该从每个基类中获取一份成员函数，所以，它应该有两份
• IOFile对象只该有一个文件名称，所以继承而来的函数不应该重复

C++ 对上述两种都支持，但缺省的方法是 执行复制，也就是有两份。
如果想让其是第二种方法，就需要将高级的基类（也就是File）设置为virtual base class

class File {  ...  };class InputFile: virtual public File {  ...  };class OutputFile: virtual public File {  ...  };class IOFile: public InputFile, public OutputFile{  ...  };

public继承 应该总是 virtual

理由：

• 使用virtual继承的那些类所产生的对象往往比使用non-virtual继承的兄弟们体积大
• 访问virtual base class的成员变量时，比访问non-virtual base class的成员变量速度慢
• 支配 virtual base class 初始化的规则比 non-virtual base情况复杂且不直观

忠告：

• 非必要，不适用 virtual base，平常使用non-virtual继承
• 如必须使用virtual base class，尽可能避免在内放置数据

多重继承 的 合理用途

一个关于人的接口类：

class IPerson {public:    virtual ~IPerson();    virtual std::string name() const = 0;    virtual std::string birthDate() const = 0;};

如果想使用IPerson，就必须用它的 指针 或者 引用，因为 抽象类无法被实体化创建对象，为了创建一些可以被使用的对象，就需要用工厂函数将 派生自IPerson的具象类实体化

std::tr1::shared_ptr<IPerson> makePerson(DatabaseID personIdentifier);DatabaseID askUserForDatabaseID();DatabaseID id(askUserForDatabaseID);// 创建一个对象支持Iperson接口，通过成员函数处理*ppstd::tr1::shared_ptr<IPerson> pp(makePerson(id));...

如果这个类名为CPerson，就像具象类一样，CPerson必须提供 继承自IPerson的 pure virtual函数的实现代码：

class PersonInfo {public:    explicit PersonInfo(DatabaseID pid);    virtual ~PersonInfo();    virtual const char* theName() const;    virtual const char* theBirthDate() const;    ...private:    virtual const char* valueDelimOpen() const;    virtual const char* valueDelimClose() const;    ...};

PersonInfo被设计来协助打印各种格式的数据库字段，每个字段值的起点与终点都以特殊字符串为界。缺省的是方括号，比如

[Ring-tailed Lemur]

当然，可以更换界限符号，通过 valueDelimOpen 与 valueDelimClose

const char* PersonInfo::valueDelimOpen() const{    return "[";}const char* PersonInfo::valueDelimClose() const{    return "]";}const char* PersonInfo::theName() const{    // 保留缓冲区给返回值使用    static char value[Max_Formatted_Field_Value_Length];    // 写入起始符号    std::strcpy(value, valueDelimOpen());    ...    // 将value内字符串添加到此对象的name成员变量中（注意，不要超出限制）    // 写入结尾符号    std::strcat(value, valueDelimClose());    return value;}

CPerson和PersonInfo的关系是，PersonInfo有若干函数帮助CPerson实现，所以是 is-implemented-in-terms-of。
本例中，CPerson需要重定义valueDelimOpen与valueDelimClose，所以 单纯的复合无法满足，如果非要用复合，就要用 复合+继承 的形式（令CPerson以private形式继承PersonInfo）

如果 使用private继承

class IPerson {public:    virtual ~IPerson();    virtual std::string name() const = 0;    virtual std::string birthDate() const = 0;};class DatabaseID {  ...  };class PersonInfo {public:    explicit PersonInfo(DatabaseID pid);    virtual ~PersonInfo();    virtual const char* theName() const;    virtual const char* theBirthDate() const;    virtual const char* valueDelimOpen() const;    virtual const char* valueDelimClose() const;    ...};class CPerson: public IPerson, private PersonInfo {public:    explicit CPerson(DatabaseID pid): PersonInfo(pid) {}    // 实现必要的IPerson成员函数    virtual std::string name() const    {  return PersonInfo::theName();  }    virtual std::string birthDate() const    {  return PersonInfo::theBirthDate();  }private:    // 重定义 继承而来的virtual界限函数    const char* valueDelimOpen() const {  return "";  }    const char* valueDelimClose() const {  return "";  }};

请记住

• 多重继承比单一继承复杂。它可能导致歧义，以及对virtual继承的需要。
• virtual继承会增加大小、速度、初始化（或者 赋值）复杂度等等成本。如果virtual base class不带任何数据，将是最具实用价值的情况。
• 多重继承的确有正当用途。其中一个情节涉及“public 继承某个 Interface class” 和 “private继承某个协助实现的class” 的两相组合。

注释
- ① C++解析重载函数调用的规则：在看到是否有函数可调用之前，C++首先确认这个函数对此调用是否是最佳匹配。找出最佳匹配才去检验科取用性。