c++ - 不明确的虚拟继承

Question

对于一个应用程序，我需要创建一组特殊的类来处理异常。我从 std::exception 派生了我的基类。然而，我最终面临菱形继承(钻石问题)和模糊继承。即使使用虚拟继承也无济于事。以下示例演示了该问题。

#include <iostream>

class Exception:
    public virtual std::exception
{
public:
    Exception():
        std::exception("This is default")
    {        
        std::cout << "This is Exception\n";
    } 
};

class ChildException:
    public virtual std::runtime_error,
    public Exception

{
public:
    ChildException():
        Exception(),
        std::runtime_error("hello")
    {
        std::cout << "This is ChildException\n";
    }
};
int main() 
{
    ChildException exc();    
    //std::cout << static_cast<std::exception> (exc).what() << std::endl;
    //std::cout << static_cast<std::runtime_error> (exc).what() << std::endl;    
    getchar();
    return 0;
}

代码编译但不工作。知道如何解决这个问题吗？

Answer 1

目前我可以看到两个问题:

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1:最令人烦恼的解析

正如 Brian 指出的那样在注释中，这一行实际上是一个函数原型(prototype):

ChildException exc();

它可以被读作一个名为 exc 的 ChildException 被调用默认构造函数初始化，或者被读作一个名为 exc 的函数返回一个 ChildException；我不确定具体原因，但 C++ 标准规定在这种情况下，它将被读取为后者。

解决这个问题的三种方法:

• 去掉括号:如果你只是调用默认构造函数，你可以不带括号。然而，这并不总是一种选择，因为当您尝试使用通过函数调用获得的值进行直接初始化时，最令人烦恼的解析也会让您措手不及。

  ChildException exc;
  
  // Most vexing parse:
  ChildException ce;
  
  ChildException ce2(ce);
    // This is safe, it can't be read as a function prototype.
  ChildException ce3(ChildException());
    // This will be parsed as a function with:
      // Return type: ChildException
      // Parameter: Function pointer of type "ChildException (*)()".
  

• 使用复制初始化:您可以使用赋值语法对其进行初始化，编译器将通过复制省略对其进行优化。

  ChildException exc = ChildException();
  

  这行得通，但看起来过于笨重，如果您遇到无法执行复制省略的编译器，则可能会降低效率。

• 使用统一初始化:从 C++11 开始，当使用支持统一初始化*的编译器时，您可以使用大括号代替圆括号来指定构造函数调用；考虑到问题的标签，我会推荐这种方法。

  ChildException exc{};
  

  * [在三个“最大”编译器中，Clang 3.1 或更高版本、GCC 4.6 及更高版本以及 Visual Studio 2013 及更高版本支持统一初始化。虽然 GCC 从 4.4 开始支持它，Visual Studio 从 2012 CTP 开始支持它，但早期版本在某些情况下难以使用；我不确定 Clang 的早期版本是否存在问题。]

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2:菱形继承(钻石问题)

我假设您遇到问题的代码是两条注释行:

//std::cout << static_cast<std::exception> (exc).what() << std::endl;
//std::cout << static_cast<std::runtime_error> (exc).what() << std::endl;

或者更具体地说，问题是这些行中的第一行导致“模糊转换”错误，而第二行正常工作。这是因为 ChildException 实际上有 两个 std::exception 基类，每个基类都是相互独立的。类布局看起来像这样，特别是:

class ChildException    size(28):
    +---
    | +--- (base class Exception)
 0  | | {vbptr}
    | +---
    +---
    +--- (virtual base runtime_error)
    | +--- (base class exception)
 4  | | {vfptr}
 8  | | _Mywhat
12  | | _Mydofree
    | | <alignment member> (size=3)
    | +---
    +---
    +--- (virtual base exception)
16  | {vfptr}
20  | _Mywhat
24  | _Mydofree
    | <alignment member> (size=3)
    +---

请注意，如果您愿意的话，虽然您的 Exception 实际上是从 std::exception 继承的，但 std::runtime_error 不是。因此，它的 std::exception 基础不同于您的 Exception 的 std::exception 基础，因此任何尝试转换ChildException 到 std::exception 将是不明确的，因为它可以引用 ChildException::Exception::exception 基类或 ChildException::runtime_error::exception 基础。如果可能的话，我建议重构您的异常类，以便每个异常类最多继承自一个 std 异常类。如果这不可能，您可以通过基类之一对其进行转换:

// Cast into std::exception through the base classes:
std::cout << "As Exception: "
          << static_cast<std::exception>(static_cast<Exception>(exc)).what()
          << std::endl;

std::cout << "As runtime_error: "
          << static_cast<std::exception>(static_cast<std::runtime_error>(exc)).what()
          << std::endl;

由于菱形继承(钻石问题)导致的问题，不推荐这样做，但如有必要，可以使用。这是因为它们中的每一个都将访问一个不同的 std::exception:第一个将访问类末尾的virtual布局，而第二个将访问 std::runtime_error 中的布局。