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面试题:C++ 多重继承下构造函数手动调用的复杂性

考虑一个具有多重继承关系的 C++ 类体系,例如类 A、类 B 和类 C,其中类 D 继承自类 A 和类 B,而类 E 继承自类 D 和类 C。请详细阐述在类 E 的构造函数中手动调用各个基类构造函数的顺序及原因,并编写完整的代码示例,同时说明如果顺序错误可能会引发的问题。
28.9万 热度难度
编程语言C++

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面试题答案

一键面试
  1. 构造函数调用顺序及原因
    • 在C++中,当一个类有多个基类时,基类构造函数的调用顺序是按照它们在类定义中继承列表出现的顺序,而不是按照在派生类构造函数初始化列表中的顺序。
    • 对于类E,它继承自类D和类C,而类D又继承自类A和类B。所以构造函数调用顺序是:A -> B -> D -> C -> E。
    • 原因是C++标准规定,基类的构造是按照派生类定义中基类出现的顺序进行的,这样可以保证基类对象的正确初始化,避免未定义行为。在构造派生类对象时,需要先构造其所有基类对象,因为派生类对象包含基类对象作为子对象,只有基类对象构造完成,派生类对象才能正确构造。
  2. 代码示例
#include <iostream>

class A {
public:
    A() {
        std::cout << "A constructor called" << std::endl;
    }
};

class B {
public:
    B() {
        std::cout << "B constructor called" << std::endl;
    }
};

class C {
public:
    C() {
        std::cout << "C constructor called" << std::endl;
    }
};

class D : public A, public B {
public:
    D() {
        std::cout << "D constructor called" << std::endl;
    }
};

class E : public D, public C {
public:
    E() {
        std::cout << "E constructor called" << std::endl;
    }
};

int main() {
    E e;
    return 0;
}
  1. 顺序错误可能引发的问题
    • 如果在代码中试图改变构造函数调用顺序(例如在初始化列表中以错误顺序列出基类),编译器将忽略这种自定义顺序,仍然按照继承列表顺序调用基类构造函数。这可能导致误解,并且如果依赖于特定顺序的初始化逻辑(例如某些基类初始化依赖于其他基类的已初始化状态),将会导致程序出现未定义行为。例如,如果类D的正确初始化依赖于类B在类A之后初始化,但按照继承列表顺序是A先于B初始化,错误的逻辑可能导致类D初始化不正确,进而导致类E对象也处于错误状态。