9.4　重复子对象

当从某个基类继承时，可以在其派生类中得到那个基类的所有数据成员的副本。下面的程序说明了多个基类子对象在内存中的可能布局：^[1]

正如读者所见，对象c的B子对象部分从整个对象开始位置偏移了4个字节。其布局如下所示：

对象c以它的A子对象作为开头，然后是B子对象部分，最后的数据完全来自类型C本身。因为C“is-an”^[2]A并且也“is-a”B，所以它可以向上类型转换为两者之中任一基类型。当向上类型转换为A时，结果指针指向A子对象部分，这发生在C对象的开始位置，所以地址ap等同于表达式＆c。然而，当向上类型转换为B子对象时，结果指针必须指向B子对象所在的实际位置，因为类B并不知道有关类C（或类A，就本例而言）的事情。换句话说，被bp指向的对象必须能够产生和独立的B对象相同的行为（除了任何需要多态的行为以外）。

当对bp进行类型转换倒退为一个C时，由于原始对象是C, bp指向该对象开始的位置，因为它已经知道B子对象的位置，所以指针被调整指向了完整对象的起始地址。如果bp指向的是一个独立的B对象而不是C对象的开始位置，那么这种类型转换就是不合法的。^[3]此外，在比较表达式bp==cp中，cp被隐式转换为B，这是使该比较表达式变得有意义的惟一方法（这就是说，向上类型转换总是允许的），因此结果是true。因此，当在子对象和完整类型间来回转换时，要应用适当的偏移量。

空指针需要进行特别的处理。显然，如果在开始进行类型转换时指针为零，那么在转换到一个B子对象或从一个B子对象转换回来时，由于盲目地减去偏移量将会导致产生无效的地址。基于这种原因，当类型转换到B或有来自B的类型转换时，编译器产生逻辑检查，首先查看该指针是否为零。如果不为零，则可以应用偏移量；否则，当指针为零时就放弃使用偏移量。

根据目前学习到的语法，如果现在有多个基类，并且如果这些基类依次有一个共同的基类，那么将得到顶层基类的两个副本。如下面的例子所示：

因为对象b的长度是20个字节，^[4]所以在一个完整的Bottom对象中共有5个整型变量。这种情况的典型类图通常如下所示：

这就是所谓的“菱形继承”（也称“钻石继承”），但是在这个例子中可以较好地表示为如下的类图：

这种设计的不足之处表现在前面代码中Bottom类的构造函数上。用户认为只需要4个整型变量，但是哪些实际参数才是传递给Left和Right所需要的两个参数呢？尽管这一设计并不是固有的“错误”，但通常它并不是一个应用程序所需要的。在尝试将指向Bottom对象的指针转换成指向Top的指针时，同样也会出现问题。如前所述，可能需要调整对象指针的地址，这依赖于在完整的对象内部各子对象所处的位置，但是这里却有两个Top子对象供选择。因为编译器不知道选择哪一个，所以这样一种向上类型转换是模棱两可的（二义性），也是不允许的。用同样的原因可以解释为什么一个Bottom对象不能调用那个只定义在Top中的函数。如果存在这样一个函数Top：f（），那么调用b.f（）需要涉及一个Top子对象作为执行语境，而这里却有两个Top可供选择。

[1]实际的布局在实现时确定。

[2]“我们常把基类和派生类之间的关系看做是一个‘is-a’（是）关系”。见《C++编程思想第1卷：标准C++导引》第1章。—编辑注

[3]但并不作为一个错误被检查。dynamic_cast可以解决这个问题。看前面章节的详细说明。

[4]即5*sizeof（int）。因为编译器可以加入任意的数据类型，所以对象的长度至少是它各部分的总和，也可以更长。