多重継承のクラス構造 🔗
多重継承を使って、次のような構造を作ると、厄介な問題を引き起こすことがあります。
class Ancestor {};
class Base1 : public Ancestor {};
class Base2 : public Ancestor {};
class Derived : public Base1, public Base2 {};つまり、多重継承の基底になる２つのクラス（３つ以上でも同様）が、１つの共通クラスから派生している構造です。この継承構造を図にすると、次のようになります。
ポイントは、Ancestor が２カ所にあることです。
このような構造になるということは、Derivedクラスをインスタンス化すると、Ancestor は２つできるということであり、ここに問題が潜んでいます。つまり、Derivedクラスのオブジェクトから、Ancestorクラスのメンバへアクセスしようとすると、「どの Ancestor なのか？」が曖昧になってしまう訳です。
どのような形で曖昧さが問題になるのか、見ていきましょう。まず、Ancestorクラスにメンバ関数がある場合を考えてみます。
class Ancestor {
public:
void f1() {}
virtual void f2() {}
};
class Base1 : public Ancestor {
public:
virtual void f2() {}
};
class Base2 : public Ancestor {};
class Derived : public Base1, public Base2 {};
int main()
{
Derived* d = new Derived();
d->f1();
d->f2();
delete d;
}このプログラムはコンパイルに失敗します。問題なのは、f1、f2 の呼び出しがともに曖昧であることです。 f1 は Ancestorクラスでしか定義されていませんが、Derived から見ると、Base1 の基底としての Ancestor と、Base2 の基底としての Ancestor があるため、どちらの f1 を呼び出そうとしているのか判断できません。
曖昧さを無くすには、Ancestorクラスのメンバへのアクセスが、Base1経由で行うべきものなのか、Base2経由で行うべきものなのかを明示する必要があります。そのための方法としては、以下の２つがあります。
static_cast<Base1*>(d)->f1();
d->Base2::f1();１つは、キャストを使って、ポインタ（あるいは参照）を基底クラスを指すように変換することです。この方法で解決できるということは、いったん、基底クラスのポインタ型（あるいは参照型）の変数を経由させるのでも構いません。基底クラス型への変換は暗黙的に行えるので、この方法ならば static_cast も不要です。
もう１つの方法は、スコープ解決演算子 ::
を使って、基底クラスの名前を明示することです。やや見慣れない構文ですが、これも有効です。
f1 に関していえば、Ancestorクラスでしか定義されていないので、曖昧さの解決を求められることは少々不服に感じますが、f2 は仮想関数であり、Base2 だけでオーバーライドされていますから、曖昧さの解決は重大な意味を持ちます。
今度は、Ancestorクラスがメンバ変数を持っている場合を考えてみましょう。
静的でないメンバ変数は、オブジェクト１つごとにメモリ領域を確保しなければなりませんから、Ancestor を２つ含む形になると、メモリも２カ所に確保されることになります。メモリの使用量が増えることが問題というわけではなく、Base1経由で見たメンバ変数と、Base2経由で見たメンバ変数が別物であるという点が問題になり得ます。
staticメンバ変数の場合は、クラスごとに１つのメモリ領域を取るので、重複することはありません。
確認してみましょう。
#include <iostream>
class Ancestor {
public:
Ancestor() : mValue(0)
{}
inline void Print() const
{
std::cout << mValue << std::endl;
}
protected:
inline void SetValue(int value)
{
mValue = value;
}
private:
int mValue;
};
class Base1 : public Ancestor {
public:
inline void Set(int value)
{
SetValue(value);
}
};
class Base2 : public Ancestor {
public:
inline void Set(int value)
{
SetValue(value);
}
};
class Derived : public Base1, public Base2 {};
int main()
{
Derived* d = new Derived();
d->Base1::Set(100);
d->Base2::Set(200);
d->Base1::Print();
d->Base2::Print();
delete d;
}実行結果：
100
200Base1 経由で設定した値と、Base2 経由で設定した値とが、別物として扱われていることが分かると思います。
