C++核心知识点梳理：类型兼容、多继承与虚基类 | 极客日志

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C++核心知识点梳理：类型兼容、多继承与虚基类

梳理了 C++ 继承体系的核心知识点，包括类型兼容原则及其五种用法、多继承的菱形继承问题及数据冗余二义性，以及使用虚基类解决菱形继承的方案。文章通过代码示例演示了切片操作、指针引用转换、虚继承语法及初始化顺序，并给出了组合优于继承、向下转型及面试考点等建议。

开源信徒发布于 2026/3/23更新于 2026/4/1619K 浏览

一、类型兼容原则

类型兼容原则又称赋值兼容原则，是 C++ 继承机制的基础特性，核心思想是：在公有继承前提下，派生类对象可以替代基类对象使用。简单说，只要需要基类对象的地方，都能用其公有派生类对象'无缝衔接'。

类型兼容原则仅适用于公有继承（private/protected 继承会限制基类成员访问，无法满足'完整替代'要求），具体有以下 5 种典型用法：

#include <iostream>
using namespace std;
// 基类：Person
class Person {
public:
    Person(string name) : m_name(name) {}
    void showInfo() { cout << "姓名：" << m_name << endl; }
private:
    string m_name;
};
// 公有派生类：Student
class Student : public Person {
public:
    Student(string name, int id) : Person(name), m_stuId(id) {}
    // 子类特有方法
    void showStuInfo() { cout << "学号：" << m_stuId << endl; }
private:
    int m_stuId;
};
int main() {
    Student stu("张三", 2024001);
    Person per("李四");
    // 场景 1：子类对象直接赋值给基类对象（切片操作）
    per = stu;
    per.(); 
    
    Person* pPer = &stu;
    pPer->(); 
    
    
    Person& refPer = stu;
    refPer.(); 
    
    { p.(); }
    (stu); 
    
    Person personArr[] = {per, stu};
    personArr[].(); 
     ;
}

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#include <iostream>
using namespace std;
// 基类 1：Skill（技能）
class Skill {
public:
    void useSkill() { cout << "使用技能" << endl; }
};
// 基类 2：Equipment（装备）
class Equipment {
public:
    void wearEquip() { cout << "穿戴装备" << endl; }
};
// 多继承派生类：Player（玩家）
class Player : public Skill, public Equipment {
public:
    void playGame() {
        wearEquip(); // 调用 Equipment 的方法
        useSkill(); // 调用 Skill 的方法
        cout << "正在游戏中" << endl;
    }
};
int main() {
    Player p;
    p.playGame();
    return 0;
}
// 运行结果：
// 穿戴装备
// 使用技能
// 正在游戏中

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 顶层基类：People
class People {
public:
    People(string name) : m_name(name) {}
    string m_name; // 共同成员
};
// 中间基类 1：Teacher（继承 People）
class Teacher : public People {
public:
    Teacher(string name) : People(name) {}
};
// 中间基类 2：Student（继承 People）
class Student : public People {
public:
    Student(string name) : People(name) {}
};
// 菱形派生类：Doctor（同时是老师和学生）
class Doctor : public Teacher, public Student {
public:
    // 初始化列表需初始化两个中间基类
    Doctor(string name) : Teacher(name + "_teacher"), Student(name + "_student") {}
};
int main() {
    Doctor doc("张三");
    // cout << doc.m_name; // 错误：ambiguous（二义性）
    // 必须指定作用域才能访问，证明存在两份 m_name
    cout << doc.Teacher::m_name << endl; // 输出"张三_teacher"
    cout << doc.Student::m_name << endl; // 输出"张三_student"
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
// 顶层基类：People
class People {
public:
    People(string name) : m_name(name) { cout << "People 构造：" << m_name << endl; }
    string m_name;
};
// 虚继承：Teacher 是 People 的虚基类子类
class Teacher : virtual public People {
public:
    Teacher(string name) : People(name) {}
};
// 虚继承：Student 是 People 的虚基类子类
class Student : virtual public People {
public:
    Student(string name) : People(name) {}
};
// 菱形派生类：Doctor
class Doctor : public Teacher, public Student {
public:
    // 关键：虚基类必须由最终派生类直接初始化
    Doctor(string name) : People(name), Teacher(name), Student(name) {}
};
int main() {
    Doctor doc("张三");
    cout << doc.m_name << endl; // 正常访问，无歧义：输出"张三"
    // 验证仅一份 People 实例
    cout << &doc.Teacher::m_name << endl;
    cout << &doc.Student::m_name << endl; // 与上一行地址相同
    return 0;
}
// 运行结果：
// People 构造：张三
// 张三
// 0x7ffee4b7e788
// 0x7ffee4b7e788