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C++のdreaded diamondについて

July 09, 2014 at 09:56 PM | categories: programming, c++ |

以下のようなダイアモンド継承をしたときに発生する問題のことをdreaded diamondと呼ぶらしい。

    Base
    /  \
   D1  D2
    \  /
     D3

例えば以下のようなクラスではアップキャストをするときやBaseクラスのメンバにアクセスするときに曖昧性が生じる。

class Base {
public:
    int data;
    virtual ~Base() {}
};

class D1 : public Base {
public:
    virtual ~D1() {}
};

class D2 : public Base {
public:
    virtual ~D2() {}
};

class D3 : public D1, public D2 {
public:
    virtual ~D3() {}
};

以下のようなコードをコンパイルしようとしてもエラーになる。

void f1() {
    D3 d3;
    Base &base = d3;
    d3.data = 123;
}

      ambiguous conversion from derived class 'D3' to base class 'Base':
    class D3 -> class D1 -> class Base
    class D3 -> class D2 -> class Base
    Base &base = d3;
                 ^~

      non-static member 'data' found in multiple base-class subobjects of type 'Base':
    class D3 -> class D1 -> class Base
    class D3 -> class D2 -> class Base
    d3.data = 123;
       ^

これを回避するためには明示的に中継するクラスを指定してやる必要がある。

void f2() {
    D3 d3;
    Base &base = dynamic_cast<D1&>(d3);
    d3.D1::data = 123;
    d3.D2::data = 456;

    cout << d3.D1::data << ',' << d3.D2::data << endl;  // => 123,456
}

でも普通は継承元にそれぞれの別々の親を持つのではなく、共通の1つだけを持っていてほしい。 それを解決するには仮想継承を使う。

class D1 : public virtual Base { /* 省略 */ };
class D2 : public virtual Base { /* 省略 */ };
class D3 : public D1, public D2 { /* 省略 */ };

このようにすればBaseクラスのインスタンスは1つだけになって曖昧性が解消される。

void f3() {
    D3 d3;
    Base &base = d3;
    d3.data = 123;

    cout << d3.D1::data << ',' << d3.D2::data << endl;  // => 123,123
}
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