Effective C++ 条款40：明智而审慎地使用多重继承

文章目录

• • 条款40：明智而审慎地使用多重继承
  • • 示例 1：多重继承中的歧义
    • 示例 2：避免菱形继承问题
    • 示例 3：合理使用多重继承
    • 总结

条款40：明智而审慎地使用多重继承

多重继承（Multiple Inheritance）允许一个类从多个基类继承。然而，与单一继承相比，多重继承更加复杂，可能带来以下问题和成本：

1. 歧义性：当多个基类中存在相同名称的成员时，派生类的调用可能产生歧义。
2. 对 virtual 继承的需求：为了避免重复继承的问题（如菱形继承），需要引入虚继承，但这会增加运行时的开销。
3. 额外的开销：虚继承可能导致类的大小增加、访问速度下降，以及初始化和赋值的复杂度提高。

尽管多重继承复杂，但在某些情况下它是合理的选择，尤其是涉及以下场景：

• Interface class 的公共继承。
• 协助实现的类的私有继承。

示例 1：多重继承中的歧义

class Base1 {
public:
    void display() const {
        std::cout << "Base1::display" << std::endl;
    }
};

class Base2 {
public:
    void display() const {
        std::cout << "Base2::display" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Base1, public Base2 {
};

int main() {
    Derived d;
    // d.display(); // 错误：不明确，Base1 和 Base2 中都有 display
    d.Base1::display(); // 明确调用 Base1 的 display
    d.Base2::display(); // 明确调用 Base2 的 display
    return 0;
}

在多重继承中，派生类可能继承多个基类中同名的成员函数。这种情况下，调用成员函数会产生歧义，必须明确指定调用哪一个基类的函数。

示例 2：避免菱形继承问题

菱形继承 问题发生在一个派生类通过不同的路径多次继承同一个基类：

class Base {
public:
    virtual void display() const {
        std::cout << "Base::display" << std::endl;
    }
};

class Derived1 : public virtual Base {};
class Derived2 : public virtual Base {};

class MostDerived : public Derived1, public Derived2 {};

int main() {
    MostDerived md;
    md.display(); // 没有歧义，只有一个 Base 子对象
    return 0;
}

通过使用 virtual 继承，MostDerived 类可以确保只有一个 Base 子对象存在，避免了菱形继承的歧义。

示例 3：合理使用多重继承

一个合理的多重继承设计可能是将 接口继承 和 实现继承 结合起来：

class Interface {
public:
    virtual void process() const = 0; // 纯虚函数，提供接口
};

class Helper {
protected:
    void assist() const {
        std::cout << "Helper::assist" << std::endl;
    }
};

class Derived : public Interface, private Helper {
public:
    virtual void process() const override {
        assist(); // 调用 Helper 提供的功能
        std::cout << "Derived::process" << std::endl;
    }
};

int main() {
    Derived d;
    d.process();
    return 0;
}

在这个例子中，Derived 类通过 public 继承 获得 Interface 的接口，通过 private 继承 使用 Helper 提供的实现。

总结

• 多重继承增加了复杂性，但在某些场景下是必要的。
• 虚继承 可以解决菱形继承问题，但也带来了额外的开销。
• 一个常见的合理用法是 公共继承接口类 和 私有继承实现类 的组合。
• 在设计中尽量避免过度使用多重继承，如果可以，用 复合 替代复杂的继承关系。