条款40：明智而审慎的使用多重继承

多重继承（multiple inheritance：MI）在C++阵营中有不同主张。一个是：如果认为单一继承（single inheritance：SI）是好的，那么多重继承一定也是好的；另一个是：单一继承是好的，但是多重继承不是。本条款主要让大家了解这两个观点。

当使用MI时，程序可能从一个以上base classes继承相同名称（函数、typedef等），这会导致歧义（ambiguity）

    clas BorrowableItem{
    public:
        void checkOut();
        ……
    };
    class ElectronicGadgent{
    private:
        bool checkOut() const;
        ……
    };

    class MP3Player: public BorrowableItem, public ElectronicGadget
    {
        ……
    };
    MP3Player mp;
    mp.checkOut();//歧义，调用哪个checkOut

注意，虽然上面两个函数一个是public，一个是private，但还是有歧义。这与C++用来解析（resolving）重载函数调用的规则相符：在看到是否有个函数可取用之前，C++首先确认这个函数对此调用是最佳匹配。上面两个checkOut有相同匹配度。为了解决歧义，必须指明调用哪一个base class内的函数

mp.BorrowableItem::checkOut();

当然可以调用ElectronicGadget::checkOut，但你会得到一个“尝试调用private成员函数”错误。

多重继承还可能会导致“菱形继承”

 class File{……};
    class InputFile: public File{……};
    class OutputFile: public File{……};
    class IOFile:public InputFile, public OutputFile
    {……};

在上面这个继承体系中，IOFile会有File的两重拷贝，因为InputFile和OutFile都有一份拷贝，而IOFile有这两个class的拷贝。假如File class有个成员变量fileName，那么IOFile内有两个这样的数据。IOFile继承base classes，所以应该有两份，但是这两个变量是重复的，fileName只需一份即可。

C++在是否需要2份拷贝的辩论中没有立场，两个方案它都支持，缺省方案是第一个方案。如果要用第二个方案，那么就要让带此数据的class（即File）成为一个virtual base class。

    class File{……};
    class InputFile: virtual public File{……};
    class OutputFile:virtual public File{……};
    class IOFile:public InputFile, public OutputFile
    {……};

C++标准库有一个多重继承体系，是个class templates。名字分别是basic_ios，basic_istream，basic_ostream和basic_iostream。

从上面例子看，好像public继承都应该是virtual。但是这个观点不正确。为了避免成员变量重复，编译器付出了代价，使用virtual继承的对象比non-virtual继承的对象体积大，访问virtual base classes成员变量是，也比访问non-virtual base classes成员变量速度慢。可以参考这里

virtual继承成本还包括virtual base classes初始化。virtual base的初始化有继承体系中最底层（most derived）class负责。这表示（1）classes派生自virtual bases需要初始化，必须认知其virtual bases；（2）当一个新的derived class加入继承体系中，它必须承担virtual bases（直接或间接）的初始化责任。

对virtual继承的忠告是：（1）非必要时，不使用virtual继承，平时使用non-virtual继承。（2）如果必须使用virtual继承，那么尽量避免在base内放置数据，这样就不用担心在这些classes身上的初始化和赋值带来的诡异事情了。Java和.NET的Interfaces在许多方面兼容C++的virtual base classes，它不允许带有任何数据。

现在看一下**条款**31中用来塑造人的Interface class

    class IPerson{
    public:
        virtual ~IPerson();
        virtual std::string name() const=0;
        virtual std::string birthDate() const=0;
    };

客户使用IPerson的pointer或reference来编程，因为抽象类无法实例化。在创建对象是，IPerson的客户可以使用factory function（工厂函数）来将派生自IPerson的classes实例化。

    //根据ID创建一个Person对象
    std::tr1::shared_ptr<IPerson> makePerson(DatabaseID personIdentifier);
    //从使用者手上取得一个数据库的ID
    DatabaseID askUserForDatabaseID();

    DatabaseID id(askUserForDatabaseID());
    std::tr1::shared_ptr<IPerson> pp(makePerson(id));

假设makePerson创建的具体class为CPerson，那么CPerson必须提供继承自IPerson的pure virtual函数实现代码。假设现在还有与数据库相关的class PersonInfo，提供CPerson所需的一些东西

 class PersonInfo{
    public:
        explicit PersonInfo(DatabaseID pid);
        virtual ~PersonInfo();
        virtual const char* theName() const;
        virtual const char* theBirthdayDate() const;
        ……
    private:
        virtual const char* valueDelimOpen() const;
        virtual const char* valueDelimClose() const;
        ……
    };

对于我们来说这是个好消息，我们可以使用PersonInfo的一些接口来完成相关设计，但是有两个函数不满足要求，valueDelimOpen()和valueDelimClose()，这两个函数分别返回”[“和”]”，影响了其他函数，要重新定义。

这样可以得到CPerson和PersonInfo的关系是PersonInfo刚好有若干函数可以帮助CPerson比较容易来实现。它们关系是is-implemented-in-terms-of（根据某物实现出），这种关系可以由两种技术实现：复合和private继承。**条款**39提到复合是比较受欢迎的，但如果要重新定义virtual 函数，那么必须继承。本例中，要重新定义函数，所以无法使用复合。

CPerson也要实现IPerson接口，所以要public继承它。这导致了多重继承

    class IPerson{
    public:
        virtual ~IPerson();
        virtual std::string name() const=0;
        virtual std::string birthDate() const=0;
    };
    class DatabaseID{……};
    class PersonInfo{
    public:
        explicit PersonInfo(DatabaseID pid);
        virtual ~PersonInfo();
        virtual const char* theName() const;
        virtual const char* theBirthdayDate() const;
        ……
    private:
        virtual const char* valueDelimOpen() const;
        virtual const char* valueDelimClose() const;
        ……
    };
    class CPerson: public IPerson, private PersonInfo{
    public:
        explicit CPerson(DatabaseID pid): PersonInfo(pid){}
        virtual std::string name() const
        {
            return PersonInfo::theName();
        }
        virtual std::string birthDate()
        {
            return PersonInfo::theBirthDate();
        }
    private:
        const char* valueDelimOpen() const{return "";}
        const char* valueDelimClose() const{return "";}
    };

这个例子告诉我们多重继承也有它合理用途。

多重继承只是面向对象的一个工具而已。和单一继承比较，它比较复杂，也难以理解，所以如果有一个单一继承方案和一个多重继承方案，那么单一继承方案比较受欢迎。但是如果通过多重继承可以完成任务，而且最简洁、最易维护、最合理，那么就不用怕使用它。

总结

• 多重继承比单一继承复杂。它可能导致新的歧义性，以及对virtual继承的需要。
• virtual继承会在对象大小、速度、初始化、赋值造成成本增加。如果virtual base class不带任何数据，那么将是最具有使用价值情况。
• 多重继承的确有正当用途。其中一个情节设计public继承某个Interface class和private继承某个协助实现的class。