C++虛繼承時的構造函數

在虛繼承中，虛基類是由最終的派生類初始化的，換句話說，最終派生類的構造函數必須要調用虛基類的構造函數。對最終的派生類來說，虛基類是間接基類，而不是直接基類。這跟普通繼承不同，在普通繼承中，派生類構造函數中只能調用直接基類的構造函數，不能調用間接基類的。

下面我們以菱形繼承為例來演示構造函數的調用：

#include <iostream>
using namespace std;

//虛基類A
class A{
public:
    A(int a);
protected:
    int m_a;
};
A::A(int a): m_a(a){ }

//直接派生類B
class B: virtual public A{
public:
    B(int a, int b);
public:
    void display();
protected:
    int m_b;
};
B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ }
void B::display(){
    cout<<"m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl;
}

//直接派生類C
class C: virtual public A{
public:
    C(int a, int c);
public:
    void display();
protected:
    int m_c;
};
C::C(int a, int c): A(a), m_c(c){ }
void C::display(){
    cout<<"m_a="<<m_a<<", m_c="<<m_c<<endl;
}

//間接派生類D
class D: public B, public C{
public:
    D(int a, int b, int c, int d);
public:
    void display();
private:
    int m_d;
};
D::D(int a, int b, int c, int d): A(a), B(90, b), C(100, c), m_d(d){ }
void D::display(){
    cout<<"m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl;
}

int main(){
    B b(10, 20);
    b.display();
   
    C c(30, 40);
    c.display();

    D d(50, 60, 70, 80);
    d.display();
    return 0;
}

運行結果：
m_a=10, m_b=20
m_a=30, m_c=40
m_a=50, m_b=60, m_c=70, m_d=80

請注意第 50 行代碼，在最終派生類 D 的構造函數中，除了調用 B 和 C 的構造函數，還調用了 A 的構造函數，這說明 D 不但要負責初始化直接基類 B 和 C，還要負責初始化間接基類 A。而在以往的普通繼承中，派生類的構造函數只負責初始化它的直接基類，再由直接基類的構造函數初始化間接基類，用戶嘗試調用間接基類的構造函數將導致錯誤。

現在采用了虛繼承，虛基類 A 在最終派生類 D 中只保留了一份成員變量 m_a，如果由 B 和 C 初始化 m_a，那麼 B 和 C 在調用 A 的構造函數時很有可能給出不同的實參，這個時候編譯器就會犯迷糊，不知道使用哪個實參初始化 m_a。

為了避免出現這種矛盾的情況，C++ 干脆規定必須由最終的派生類 D 來初始化虛基類 A，直接派生類 B 和 C 對 A 的構造函數的調用是無效的。在第 50 行代碼中，調用 B 的構造函數時試圖將 m_a 初始化為 90，調用 C 的構造函數時試圖將 m_a 初始化為 100，但是輸出結果有力地證明了這些都是無效的，m_a 最終被初始化為 50，這正是在 D 中直接調用 A 的構造函數的結果。

另外需要關注的是構造函數的執行順序。虛繼承時構造函數的執行順序與普通繼承時不同：在最終派生類的構造函數調用列表中，不管各個構造函數出現的順序如何，編譯器總是先調用虛基類的構造函數，再按照出現的順序調用其他的構造函數；而對於普通繼承，就是按照構造函數出現的順序依次調用的。

修改本例中第 50 行代碼，改變構造函數出現的順序：

D::D(int a, int b, int c, int d): B(90, b), C(100, c), A(a), m_d(d){ }

雖然我們將 A() 放在了最後，但是編譯器仍然會先調用 A()，然後再調用 B()、C()，因為 A() 是虛基類的構造函數，比其他構造函數優先級高。如果沒有使用虛繼承的話，那麼編譯器將按照出現的順序依次調用 B()、C()、A()。