EffectiveC++2eItem43
条款43: 明智地使用多继承
要看是谁来说，多继承（MI）要么被认为是神来之笔，要么被当成是魔鬼的造物。支持者宣扬说，它是对真实世界问题进行自然模型化所必需的；而批评者争论说，它太慢，难以实现，功能却不比单继承强大。更让人为难的是，面向对象编程语言领域在这个问题上至今仍存在分歧：C++，Eiffel和the Common LISP Object System (CLOS)提供了MI；Smalltalk，Objective C和Object Pascal没有提供；而Java只是提供有限的支持。可怜的程序员该相信谁呢？
在相信任何事情之前，首先得弄清事实。C++中，关于MI一条不容争辩的事实是，MI的出现就象打开了潘朵拉的盒子，带来了单继承中绝对不会存在的复杂性。其中，最基本的一条是二义性（参见条款26）。如果一个派生类从多个基类继承了一个成员名，所有对这个名字的访问都是二义的；你必须明确地说出你所指的是哪个成员。下面的例子取自arm（参见条款50）中的一个专题讨论：
class Lottery {
public:
virtual int draw();
...
};
class GraphicalObject {
public:
virtual int draw();
...
};
class LotterySimulation: public Lottery,
public GraphicalObject {
... // 没有声明draw
};
LotterySimulation *pls = new LotterySimulation;
pls->draw(); // 错误! ---- 二义
pls->Lottery::draw(); // 正确
pls->GraphicalObject::draw(); // 正确
这段代码看起来很笨拙，但起码可以工作。遗憾的是，想避免这种笨拙很难。即使其中一个被继承的draw函数是私有成员从而不能被访问，二义还是存在。（对此有一个很好的理由来解释，但完整的说明在条款26中提供，所以此处不再重复。）
显式地限制修饰成员不仅很笨拙，而且还带来限制。当显式地用一个类名来限制修饰一个虚函数时，函数的行为将不再具有虚拟的特征。相反，被调用的函数只能是你所指定的那个，即使调用是作用在派生类的对象上：
class SpecialLotterySimulation: public LotterySimulation {
public:
virtual int draw();
...
};
pls = new SpecialLotterySimulation;
pls->draw(); // 错误! ---- 还是有二义
pls->Lottery::draw(); // 调用Lottery::draw
pls->GraphicalObject::draw(); // 调用GraphicalObject::draw
注意，在这种情况下，即使pls指向的是SpecialLotterySimulation对象，也无法（没有 "向下转换" ---- 参见条款39）调用这个类中定义的draw函数。
没完，还有呢。Lottery和GraphicalObject中的draw函数都被声明为虚函数，所以子类可以重新定义它们（见条款36），但如果LotterySimulation想对二者都重新定义那该怎么办？令人沮丧的是，这不可能，因为一个类只允许有唯一一个没有参数、名称为draw的函数。（这个规则有个例外，即一个函数为const而另一个不是的时候 ---- 见条款21）
从某一方面来说，这个问题很严重，严重到足以成为修改C++语言的理由。arm中就讨论了一种可能，即，允许被继承的虚函数可以 "改名" ；但后来又发现，可以通过增加一对新类来巧妙地避开这个问题：
class AuxLottery: public Lottery {
public:
virtual int lotteryDraw() = 0;
virtual int draw() { return lotteryDraw(); }
};
class AuxGraphicalObject: public GraphicalObject {
public:
virtual int graphicalObjectDraw() = 0;
virtual int draw() { return graphicalObjectDraw(); }
};
class LotterySimulation: public AuxLottery,
public AuxGraphicalObject {
public:
virtual int lotteryDraw();
virtual int graphicalObjectDraw();
...
};
这两个新类， AuxLottery和AuxGraphicalObject，本质上为各自继承的draw函数声明了新的名字。新名字以纯虚函数的形式提供，本例中即lotteryDraw和graphicalObjectDraw；函数是纯虚拟的，所以具体的子类必须重新定义它们。另外，每个类都重新定义了继承而来的draw函数，让它们调用新的纯虚函数。最终效果是，在这个类体系结构中，有二义的单个名字draw被有效地分成了无二义但功能等价的两个名字：lotteryDraw和graphicalObjectDraw：
LotterySimulation *pls = new LotterySimulation;
Lottery *pl = pls;
GraphicalObject *pgo = pls;
// 调用LotterySimulation::lotteryDraw
pl->draw();
// 调用LotterySimulation::graphicalObjectDraw
pgo->draw();
这是一个集纯虚函数，简单虚函数和内联函数（参见条款33）综合应用之大成的方法，值得牢记在心。首先，它解决了问题，这个问题说不定哪天你就会碰到。其次，它可以提醒你，使用多继承会导致复杂性。是的，这个方法解决了问题，但仅仅为了重新定义一个虚函数而不得不去引入新的类，你真的愿意这样做吗？AuxLottery和AuxGraphicalObject类对于保证类层次结构的正确运转是必需的，但它们既不对应于问题范畴（problem domain ）的某个抽象，也不对应于实现范畴（implementation domain）的某个抽象。它们单纯是作为一种实现设备而存在，再没有别的用处。你一定知道，好的软件是 "设备无关" 的，这条法则在此也适用。
将来使用MI还会面临更多的问题，二义性问题（尽管有趣）只不过是刚开始。另一个问题基于这样一个实践经验：一个起初象下面这样的继承层次结构：
class B { ... };
class C { ... };
class D: public B, public C { ... };
B C
\ /
\ /
\/
D
往往最后悲惨地发展成象下面这样：
class A { ... };
class B : virtual public A { ... };
class C : virtual public A { ... };
class D: public B, public C { ... };
A
/\
/ \
/ \
B C
\ /
\ /
\/
D
钻石可能是女孩最好的朋友，也许不是；但肯定的是，象这样一种钻石形状的继承结构绝对不可能成为我们的朋友。如果创建了象这样的层次结构，就会立即面临这样一个问题：是不是该让A成为虚基类呢？即，从A的继承是否应该是虚拟的呢？现实中，答案几乎总是 ---- 应该；只有极少数情况下会想让类型D的对象包含A的数据成员的多个拷贝。正是认识到这一事实，上面的B和C将A声明为虚基类。
遗憾的是，在定义B和C的时候，你可能不知道将来是否会有类去同时继承它们，而且知不知道这一点实际上对正确地定义这两个类没有必要。对类的设计者来说，这实在是进退两难。如果不将A声明为B和C的虚基类，今后D的设计者就有可能需要修改B和C的定义，以便更有效地使用它们。通常，这很难做到，因为A，B和C的定义往往是只读的。例如这样的情况：A，B和C在一个库中，而D由库的用户来写。
另一方面，如果真的将A声明为B和C的虚基类，往往会在空间和时间上强加给用户额外的开销。因为虚基类常常是通过对象指针来实现的，并非对象本身。自不必说，内存中对象的分布是和编译器相关的，但一条不变的事实是：如果A作为 "非虚" 基类，类型D的对象在内存中的分布通常占用连续的内存单元；如果A作为 "虚" 基类，有时，类型D的对象在内存中的分布占用连续的内存单元，但其中两个单元包含的是指针，指向包含虚基类数据成员的内存单元：
A是非虚基类时D对象通常的内存分布：
A部分+ B部分+ A部分 + C部分 + D部分
A是虚基类时D对象在某些编译器下的内存分布：
------------------------------------------------
| |
| +
B部分 + 指针 + C部分 + 指针 + D部分 + A部分
| +
| |
------------------------
即使编译器不采用这种特殊的实现策略，使用虚继承通常也会带来某种空间上的惩罚。
考虑到这些因素，看来，在进行高效的类设计时如果涉及到MI，作为库的设计者就要具有超凡的远见。然而现在的年代，常识都日益成为了稀有品，因而你会不明智地过多依赖于语言特性，这就不仅要求设计者能够预计得到未来的需要，而且简直就是要你做到彻底的先知先觉（参见条款M32）。
当然，这也可以说成是在虚函数和非虚函数间选择，但还是有重大的不同。条款36说明，虚函数具有定义明确的高级含义，非虚函数也同样具有定义明确的高级含义，而且它们的含义有显著的不同，所以在清楚自己想对子类的设计者传达什么含义的基础上，在二者之间作出选择是可能的。但是，决定基类是否应该是虚拟的，则缺乏定义明确的高级含义；相反，决定通常取决于整个继承的层次结构，所以除非知道了整个层次结构，否则无法做出决定。如果正确地定义出个类之前需要清楚地知道将来怎么使用它，这种情况下将很难设计出高效的类。
就算避开了二义性问题，并且解决了是否应该从基类虚拟继承的疑问，还是会有许多复杂性问题等着你。为了长话短说，在此我仅提出应该记住的其它两点：
· 向虚基类传递构造函数参数。非虚继承时，基类构造函数的参数是由紧临的派生类的成员初始化列表指定的。因为单继承的层次结构只需要非虚基类，继承层次结构中参数的向上传递采用的是一种很自然的方式：第n层的类将参数传给第n-1层的类。但是，虚基类的构造函数则不同，它的参数是由继承结构中最底层派生类的成员初始化列表指定的。这就造成，负责初始化虚基类的那个类可能在继承图中和它相距很远；如果有新类增加到继承结构中，执行初始化的类还可能改变。（避免这个问题的一个好办法是：消除对虚基类传递构造函数参数的需要。最简单的做法是避免在这样的类中放入数据成员。这本质上是Java的解决之道：Java中的虚基类（即，"接口"）禁止包含数据）
· 虚函数的优先度。就在你自认为弄清了所有的二义之时，它们却又在你面前摇身一变。再次看看关于类A，B，C和D的钻石形状的继承图。假设A定义了一个虚成员函数mf，C重定义了它；B和D则没有重定义mf：
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