[C++] 다중 상속과 가상 기초 클래스

다중 상속은 직계 인접한 기초 클래스를 하나 이상 가지는 클래스를 서술한다. 단일 상속과 마찬가지로, public 다중 상속은 is-a 관계를 나타내야한다.

class SingingWaiter : public Waiter, public Singer {...};	//O 둘다 public
class SingingWaiter : public Waiter, Singer {...};		//X Singer는 자동으로 private 상속이 된다.

 

다중 상속은 사용할 때에 조심하여야 한다. 다른 두 기초 클래스로부터 이름은 같지만 서로 다른 메서드들을 상속하는 문제, 둘 이상의 서로 관련된 인접 기초 클래스들로부터 어떤 클래스의 다중 인스턴스를 상속하는 문제이다.

 

하나의 기초 클래스에서 파생 클래스를 두개를 만들고 그것들을 다중 상속할 때에 문제가 생긴다.

	SingingWaiter
Singing		Waiter
	Worker

 

SingingWaiter ed;
Worker * pw = &ed;	//모호하다.

Worker * pw1 = (Waiter *) &ed;	//Waiter에 있는 Worker를 pw1으로
Worker * pw2 = (Singer *) &ed;	//Singer에 있는 Worker를 pw2으로

여기서 ed는 두 개의 Worker 객체를 내포하고 있다. 그래서 선택할 수 있는 주소가 두 개이다. 강제 데이터형 변환을 사용하여 어느 객체를 말하는지 지정할 수 있을 것이다.

Singer Worker

Waiter Worker

각 객체에 하나 씩 Worker를 가지고 있어서  SingingWaiter는 총 두 개의 Worker객체를 상속한다.

 

다중 상속을 사용할 때, 동일한 기초 클래스(Base Class)를 여러 번 상속받게 되면, 기초 클래스의 복사본이 여러 개 생성될 수 있습니다. 이를 다이아몬드 상속 문제라고 합니다. 가상 기초 클래스는 이 문제를 해결하기 위해 사용됩니다.

 

 

가상 기초 클래스

class Singer : virtual public Worker {...};
class Waiter : public virtual Worker {...};
//public과 virtual의 순서는 상관없다.

class SingingWaiter : public Singer, public Waiter {...};

 

가상 기초 클래스는 하나의 공통 조상을 공유하는 여러개의 기초 클래스로부터 공통 조상의 유일 객체를 상속하는 방식으로 객체를 파생시키는 것을 허용한다. (기초 클래스를 하나만 만든다.)

- 가상 기초 클래스(Virtual Base Class)는 다중 상속 시 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 사용되는 C++의 상속 기능입니다.

- 위와 같을 때 SingingWaiter에서 Worker객체의 복사본을 하나만 가진다.

Worker

Singer

Waiter

SingingWaiter는 Worker객체를 하나만 상속한다.

 

가상 기초 클래스의 생성자 규칙

class A 
{
public:
	A(int n = 0) {a = n;}
private:
	int a;
};

class B : public A 
{
public:
	B(int n = 0, int m = 0;) : A(n) {b = m;}
private:
	int b;
};

class C : public B
{
public:
	C(int p = 0,int n = 0, int m = 0;) : B(n, m) {c = p;}
private:
	int c;
};

위와 같이 있을 때 파생 클래스는 자신이 상속한 클래스의 생성자만을 불러올 수 있다. C->B->A

이와 같은 정보의 자동 전달은 Worker가 가상 기초 클래스일 때에는 동작하지 않는다.

 

SingingWaiter(const Worker & wk, ...) : Waiter(wk, ...),  Singer(wk, ...) { }	//결함 있음

정보의 자동 전달에 의해 wk가 서로 다른 두 경로(Waiter와 Singer)를 거쳐서 Worker 객체에 전달된다는 것이다.

c++은 중간 클래스를 통해 기초 클래스로 전달되는 것을 정지시킨다. wk는 Waiter 종속 객체에 전달되지 않는다.

그러나 컴파일러는 파생 객체를 생성 전에 기초 객체 성분을 생성해야 된다. 이 경우에 디폴트 Worker생성자를 사용할 것이다.

 

- 가상 기초 클래스를 위해 디폴트 생성자를 사용하기 원하지 않는다면 기초 클래스의 생성자를 명시적으로 호출해야 한다.

 

SingingWaiter(const Worker & wk, ...) : Worker(wk), Waiter(wk, ...),  Singer(wk, ...) { }

Worker(const Worker &)생성자를 명시적으로 호출한다. 이와 같은 것은 가상 기초 클래스에서 적절하다.

가상 메서드로 Show()를 기초 클래스 Worker에서 선언을 하고 Waiter와 Singer에서 정의를 했을 때 SingingWaiter에서는 Show()를 불러올시에 가장 가까운 조상의 정의를 가져오지만 이 경우에서는 Waiter와 Singer 둘 다 가지고 있기에 호출이 모호하게 된다.

 

같은 이름 함수의 모호함의 해결 방안

test1.Singer::Show();

- 사용범위 결정 연산자를 사용한다. 

 

void SingerWaiter::Show()
{
	Singer::Show();
}

- 사용할 버전을 재정의한다.

 

가상 기초 클래스와 가상이 아닌 기초 클래스의 혼합

class A

class B : virtual public A
class C : virtual public A

class D : public A
class E : public A

class F : public B, public C, public D, public E

위와 같이 클래스 A가 B,C에 대해서 가상 기초 클래스이고 D,E는 가상이 아닌 기초 클래스인 상황에서 F가 파생클래스들을 상속할 경우

A는 가상끼리의 객체와 D, E의 객체로 총 3개의 A 종속 객체를 내포하게 된다.

 

- 가상 기초 클래스를 사용하면, 기초 클래스의 복사본이 하나만 생성되어 중복 문제가 해결됩니다.