Віртуальний базовий клас в С++ / aCode

На уроці про множинне спадкування ми говорили про проблему «алмаз смерті». На цьому уроці ми продовжимо цю тему.

Зміст:

Алмаз смерті
Віртуальні базові класи

Алмаз смерті

Код з того ж уроку, який ілюструє “алмаз смерті” (ми додали ще конструктори):

class PoweredDevice
{
public:
    PoweredDevice(int power)
    {
		std::cout << "PoweredDevice: " << power << '\n';
    }
};
 
class Scanner: public PoweredDevice
{
public:
    Scanner(int scanner, int power)
        : PoweredDevice(power)
    {
		std::cout << "Scanner: " << scanner << '\n';
    }
};
 
class Printer: public PoweredDevice
{
public:
    Printer(int printer, int power)
        : PoweredDevice(power)
    {
		std::cout << "Printer: " << printer << '\n';
    }
};
 
class Copier: public Scanner, public Printer
{
public:
    Copier(int scanner, int printer, int power)
        : Scanner(scanner, power), Printer(printer, power)
    {
    }
};

class PoweredDevice

{

public:

PoweredDevice(int power)

{

std::cout << "PoweredDevice: " << power << '\n';

}

};

class Scanner: public PoweredDevice

{

public:

Scanner(int scanner, int power)

: PoweredDevice(power)

{

std::cout << "Scanner: " << scanner << '\n';

}

};

class Printer: public PoweredDevice

{

public:

Printer(int printer, int power)

: PoweredDevice(power)

{

std::cout << "Printer: " << printer << '\n';

}

};

class Copier: public Scanner, public Printer

{

public:

Copier(int scanner, int printer, int power)

: Scanner(scanner, power), Printer(printer, power)

{

}

};

Хоча ви можете очікувати, що діаграма спадкування буде наступна:

Насправді, це не так. Якщо ви створите об’єкт класу Copier, то отримаєте дві копії класу PoweredDevice: одну від Printer і одну від Scanner.

Діаграма наступна:

Розглянемо приклад в коді:

int main()
{
    Copier copier(1, 2, 3);
}

int main()

{

Copier copier(1, 2, 3);

}

Результат:

PoweredDevice: 3 Scanner: 1 PoweredDevice: 3 Printer: 2

Як ви бачите, PoweredDevice створюється двічі. Іноді так і потрібно, а іноді потрібно, щоб була одна копія PoweredDevice: загальна як для Scanner, так і для Printer.

Віртуальні базові класи

Щоб зробити батьківський (базовий) клас загальним, використовується ключове слово virtual в рядку оголошення дочірнього класу. Віртуальний базовий клас — це клас, об’єкт якого є загальним для використання всіма дочірніми класами. Ось приклад (без конструкторів для простоти) створення загального батьківського класу:

class PoweredDevice
{
};
 
class Scanner: virtual public PoweredDevice
{
};
 
class Printer: virtual public PoweredDevice
{
};
 
class Copier: public Scanner, public Printer
{
};

class PoweredDevice

{

};

class Scanner: virtual public PoweredDevice

{

};

class Printer: virtual public PoweredDevice

{

};

class Copier: public Scanner, public Printer

{

};

Тепер, при створенні класу Copier, ми отримаємо тільки одну копію PoweredDevice, яка буде спільною як для Scanner, так і для Printer.

Виникає питання: «Якщо Scanner і Printer спільно використовують батьківський клас PoweredDevice, то хто відповідальний за його створення?». Виявляється, що Copier. Конструктор Copier відповідає за створення об’єкта PoweredDevice. Це один з тих випадків, коли дочірньому класу дозволено викликати конструктор батьківського класу, який не є його безпосереднім батьком:

#include <iostream>
 
class PoweredDevice
{
public:
    PoweredDevice(int power)
    {
		std::cout << "PoweredDevice: " << power << '\n';
    }
};
 
class Scanner: virtual public PoweredDevice // примітка: PoweredDevice тепер віртуальний базовий клас
{
public:
    Scanner(int scanner, int power)
        : PoweredDevice(power) // цей рядок необхідний для створення об'єктів класу Scanner, але в цій програмі він ігнорується
    {
		std::cout << "Scanner: " << scanner << '\n';
    }
};
 
class Printer: virtual public PoweredDevice // примітка: PoweredDevice тепер віртуальний базовий клас
{
public:
    Printer(int printer, int power)
        : PoweredDevice(power) // цей рядок необхідний для створення об'єктів класу Printer, але в цій програмі він ігнорується
    {
		std::cout << "Printer: " << printer << '\n';
    }
};
 
class Copier: public Scanner, public Printer
{
public:
    Copier(int scanner, int printer, int power)
        : Scanner(scanner, power), Printer(printer, power),
        PoweredDevice(power) // побудова PoweredDevice виконується тут
    {
    }
};

int main()
{
    Copier copier(1, 2, 3);
}

#include <iostream>

class PoweredDevice

{

public:

PoweredDevice(int power)

{

std::cout << "PoweredDevice: " << power << '\n';

}

};

class Scanner: virtual public PoweredDevice // примітка: PoweredDevice тепер віртуальний базовий клас

{

public:

Scanner(int scanner, int power)

: PoweredDevice(power) // цей рядок необхідний для створення об'єктів класу Scanner, але в цій програмі він ігнорується

{

std::cout << "Scanner: " << scanner << '\n';

}

};

class Printer: virtual public PoweredDevice // примітка: PoweredDevice тепер віртуальний базовий клас

{

public:

Printer(int printer, int power)

: PoweredDevice(power) // цей рядок необхідний для створення об'єктів класу Printer, але в цій програмі він ігнорується

{

std::cout << "Printer: " << printer << '\n';

}

};

class Copier: public Scanner, public Printer

{

public:

Copier(int scanner, int printer, int power)

: Scanner(scanner, power), Printer(printer, power),

PoweredDevice(power) // побудова PoweredDevice виконується тут

{

}

};

int main()

{

Copier copier(1, 2, 3);

}

Результат виконання програми:

PoweredDevice: 3 Scanner: 1 Printer: 2

Тут вже PoweredDevice створюється тільки один раз.

Обговоримо кілька деталей.

По-перше, віртуальні базові класи завжди створюються перед невіртуальними базовими класами, що забезпечує побудову всіх базових класів до побудови їх дочірніх класів.

По-друге, конструктори Scanner і Printer як і раніше викликають конструктор PoweredDevice. При створенні об’єкта Copier ці виклики конструктора просто ігноруються, тому що саме Copier відповідає за створення PoweredDevice, а не Scanner чи Printer. Однак, якщо б ми створювали об’єкти Scanner або Printer, то ці конструктори викликалися б і застосовувалися звичайні правила спадкування.

По-третє, якщо клас, стаючи дочірнім, наслідує один або кілька класів, які, в свою чергу, мають віртуальні батьківські класи, то “найдочірніший” клас відповідає за створення віртуального батьківського класу. У вищенаведеній програмі Copier наслідує Printer і Scanner, які обидва мають загальний віртуальний батьківський клас PoweredDevice. Copier, “найдочірніший” клас, відповідає за створення PoweredDevice. Це працює навіть в разі одиночного спадкування: коли Copier наслідує тільки Printer, а Printer віртуально наслідує PoweredDevice, то Copier як і раніше відповідає за створення PoweredDevice.

Оцінити статтю: