C++，钻石继承，何时/何时需要实现纯虚拟？答案

【问题标题】：C++, diamond inheritance, where/when do pure virtuals need to be implemented?C++，钻石继承，何时/何时需要实现纯虚拟？
【发布时间】：2011-11-18 19:27:40
【问题描述】：

C++：我有一个带有纯虚函数 f() 的基类 A，然后两个类 B 和 C 虚拟继承自 A，还有一个类 D 继承自 B 和 C（典型的菱形结构）：

   A f() = 0
 v/ \v
 B   C
  \ /
   D

下列情况下，何时何地需要实现f() = 0？

B 和 C 也有纯虚函数（-> 抽象类是否必须实现继承的纯虚函数？）
其中只有一个（B XOR C）具有纯虚函数（-> 另一个是否仍必须实现 f()？）
B 和 C 都没有自己的纯虚拟（-> 跳过 B 和 C 中的实现并将其“传递”给 D 的可能方法？）
在以上三种情况下，D需要实现f()吗？在哪些情况下 D 可以选择实现 f()？在哪些情况下，如果有的话，D 不可能实现 f()？

对于这类问题还有其他常见的建议吗？

谢谢。

【问题讨论】：

@Tux-D 什么？对于我正在从事的现实项目，这可能是一个可能的案例。我仍在考虑几种方法。
我通常认为菱形继承是糟糕的设计。当然有可能，但通常有更好的方法。多重继承最好使用纯虚拟基类。
我同意 AJG85。如果你有菱形继承模式，你应该重新考虑你的设计。
"我通常认为菱形继承是糟糕的设计。" 为什么？ “带有纯虚拟基类。”那是什么？

标签： c++ inheritance multiple-inheritance pure-virtual

【解决方案1】：

B 和 C 也有纯虚函数（-> 抽象类必须实现继承的纯虚函数吗？）

是D必须实现ALL继承的纯虚函数。
除非一个类实现了类的所有纯虚函数，否则它派生自类本身就充当抽象类。

其中只有一个（B XOR C）具有纯虚函数（-> 另一个是否还必须实现 f()？）

D 必须实现它通过其基类在任何层次结构中继承的纯虚函数。如果它的直接基类没有定义一个纯虚函数，那么这个类也变成了一个抽象类，除非D 实现了继承的纯虚函数，它也会变成抽象类。

B 和 C 都没有自己的纯虚（-> 跳过 B 和 C 中的实现并将其“传递”给 D 的可能方法？）

D 必须实现它通过A->B 和A-C 继承的纯虚函数。注意在这种情况下B 和C 都将是抽象类。

在上述三种情况下，D需要实现f()吗？在哪些情况下 D 可以选择实现 f()？在哪些情况下，如果有的话，D 不可能实现 f()？

D 需要在上述所有 3 个条件中实现 foo()，才能实例化（非抽象）。

结论：

一个类需要实现它从它的所有基类继承的所有纯虚函数，否则会使该类成为抽象类。
虚拟属性是继承的，如果超类声明了一个虚拟函数，那么派生类中被覆盖的函数也是虚拟的，它会将虚拟属性传递给从它派生的所有类。

避免死亡之钻！除非你真的了解其中的微妙之处。很多人尝试使用虚拟继承，但实际上它并不是实现他们的设计想要实现的目标的最恰当方式。在某些情况下确实需要使用虚拟继承，但它仍然是语言提供的重要构造，但更多时候以错误的方式使用。因此，重新审视您的设计以验证您是否真的需要虚拟继承是有意义的。

以下可能是一个很好的阅读：

【讨论】：

我说得对：如果 A 有一个纯虚函数，而 B 和 C 都没有实现它，那么它们也自动抽象了？
@Mahesh 如果 B 和 C 都实现了纯虚函数，那么 D 还必须实现吗？ Id 不继承 B 或 C 的实现之一？
@bluebernd:D 需要有一个“唯一的最终覆盖”，无论你以何种方式实现它。
如果A 有一个纯虚，D 必须实现它，不管B 和C 做什么。如果B 或C（或两者）都无法实现它，D 将是抽象的而不实现它。如果B和C都实现了，则D中的功能不明确； D 必须实现它以消除歧义。
一个很好的答案直到我们得到以下线。虚拟继承是一种工具，就像任何其他工具一样，菱形继承在许多情况下都是有效的。 Mixins 很明显，但其他情况请参见 Barton & Nackman。

【解决方案2】：

B 和 C 也有纯虚函数（-> 抽象类必须实现继承的纯虚函数吗？

是的。从抽象类继承的任何类必须实现虚函数才能实例化。否则它们也将是抽象的。

其中只有一个（B XOR C）具有纯虚函数（-> 另一个是否还必须实现 f()？）

由于C也派生自A，它也应该实现f()。

B 和 C 都没有自己的纯虚（-> 跳过 B 和 C 中的实现并将其“传递”给 D 的可能方法？）

你可以这样做。但这会阻止 B 或 C 单独实例化 -

A *obj = new B(); // Error
A *obj = new C(); // Error

在上述三种情况下，D需要实现f()吗？在哪些情况下 D 可以选择实现 f()？在哪些情况下，如果有的话，D 不可能实现 f()？

f() 可以单独在 D 中实现，只要您确实希望它的所有父类都是抽象的。

【讨论】：

不过，OP 从来没有说他是否真的要实例化 B 或 C。
@Kerrek SB - 提到了一个问题。

【解决方案3】：

唯一的要求是，在“叶”级别（最衍生的），所有东西都有一个实现（可能只有一个，否则如果 - 在您访问图表时 - 在某个位置有更多实现，则会出现歧义）相同的“距离”。

所以 D 必须实现所有尚未实现的内容，或者所有内容都通过不同的路径多次实现（以消除歧义）。如果在 D 级别的某些东西仍未实现... D 不能被实例化，并且需要从 D 派生 E 来实现。

- 钻石是永恒的 -

【讨论】：

【解决方案4】：

不，抽象类（大概是B 和C）不需要实现继承的纯虚拟。不过，像D 这样的子类需要这样做才能被实例化。
不，B 和 C 将继承纯虚方法，只需要重写它即可生成最终的具体类。
是的，这将以两种方式之一通过实现传递给D。如果B 和C 都虚拟继承，那么D 将实现一次。如果它们没有虚拟继承，那么D 将需要覆盖bothf 的B 和C 版本。
如果D 是抽象的，它永远不需要实现f。假设您的意思是具体的，在所有三种情况下，您都需要在D 中覆盖f。只有当B 和C 都覆盖f 时D 才不需要。

仔细查看您的设计并删除钻石继承。在大多数情况下，这将是防止所有这些问题的最佳选择。

【讨论】：