37. Множественное наследование классов с повторяющимся базовым. Синтаксис, структура в памяти, особенности применения и реализации.
Прямое наследование повторяющихся базовых классов языком не допускается;
class A {};
class B : public A, public A {};
error C2500: 'B' : 'A' is already a direct base clas
Однако нечто подобное возможно косвенным образом, если производный класс наследуется от двух и более промежуточных, у которых имеется общий базовый класс:
class Base
{
int m_x;
public:
virtual void f () { … }
int getX () const { return m_x; }
};
class Middle1
: public Base
{
int m_y;
public:
virtual void g () { … }
};
class Middle2
: public Base
{
int m_z;
public:
virtual void h () { … }
};
class Derived
: public Middle1, public Middle2
{
int a;
public:
void f () override { … }
void g () override { … }
void h () override { … }
};
Таким образом, в объекте Derived содержимое базового класса Base представлено дважды - по каждой из веток иерархии. Внутреннее представление объекта выглядит следующим образом:
Ниже представлено соотношение размеров классов, участвующих в данной иерархии:
Размер объекта Derived определяется суммарным размером двух базовых классов + размер собственного поля. Т.е., в этот размер дважды входит размер содержимого класса Base. В свою очередь размер базовых классов определяется наличием двух информационных полей, одно из которых унаследовано из Base, + указателя vptr. При переопределении метода f в классе Derived, замещаются реализации по обеим версиям класса Base, в связи с чем в таблице виртуальных функций по ветке Middle1 используется непосредственный указатель на метод, а по ветке MIddle2 - корректирующий на 12 байт влево объект-thunk.
Интересно, что при такой структуре создается неоднозначность преобразования вверх по иерархии при попытке перейти на повторяющийся базовый класс:
Derived d;
Base * b = & d;
error C2594: 'initializing' : ambiguous conversions from 'Derived *' to 'Base *'
Неоднозначность обуславливается тем, что содержимое Base представлено в Derived дважды, и не понятно какой именно из этих экземпляров следует взять. Преобразование следует выполнить четко уточнив намерение через промежуточный базовый класс:
Derived d;
Middle1 * m1 = & d;
Base * b = m1;
либо:
Derived d;
Middle1 * m2 = & d;
Base * b = m2;
Разумеется, получаемый в итоге адрес будет различаться на соответствующее размеру класса Middle1 смещение. Из такой неоднозначности вытекает строжайший запрет на преобразование вниз по иерархии от класса Base к классу Derived напрямую, что чревато практически 100% ошибкой.
Прямое обращение к члену повторяющегося базового класса также создает неоднозначность:
Derived d;
d.getX();
Для разрешения необходимо указывать квалифицированные имена промежуточных базовых классов:
Derived d;
d.Middle1::getX();
Либо следует использовать директивы using:
class Derived
: public Middle1, public Middle2
{
...
public:
...
using Middle1::getX;
};
Порядок вызова конструкторов в данной иерархии соответствует ожидаемому, конструктор класса Base будет вызван дважды - каждый раз на разных частях результирующего объекта:
Base::Base
Middle1::Middle1
Base::Base (смещенный this на начало Middle2)
Middle2::Middle2
Derived::Derived
Деструкторы продемонстрируют поведение с точностью до наоборот:
Derived::~Derived
Middle2::~Middle2
Base::~Base (смещенный this на начало Middle2)
Middle1::~Middle1
Base::~Base