[Programming/C++] 가상 상속(Virtual Inheritance)

함수 호출관계 모호함은 다음과 같은 상황에서도 발생할 수 있다.

#include <iostream>
#include <cstring>

#pragma warning(disable: 4996)

using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;


class Base {
public:
    explicit Base() {
        cout << "Base Constructor" << endl;
    }
    void SimpleFunc() {
        cout << "BaseOne" << endl;
    }
};

class MiddleDerivedOne : virtual public Base {
public:
    explicit MiddleDerivedOne() : Base() {
        cout << "MiddleDerivedOne Constructor" << endl;
    }
    void MiddleFuncOne() {
        SimpleFunc();
        cout << "MiddleDerivedOne" << endl;
    }
};

class MiddleDerivedTwo : virtual public Base {
public:
    explicit MiddleDerivedTwo() : Base() {
        cout << "MiddleDerivedTwo Constructor" << endl;
    }
    void MIddleFuncTwo() {
        SimpleFunc();
        cout << "MiddleDerivedTwo" << endl;
    }
};

class LastDerived : public MiddleDerivedOne, public MiddleDerivedTwo {
public:
    explicit LastDerived() : MiddleDerivedOne(), MiddleDerivedTwo() {
        cout << "LastDerived Constructor" << endl;
    }
    void ComplexFunc() {
        MiddleFuncOne();
        MIddleFuncTwo();
        SimpleFunc();
    }
};


 int main(const int argc, const char* const argv[]) { 
     cout << "객체생성 전..." << endl;
     LastDerived ldr;
     cout << "객체생성 후..." << endl;
     ldr.ComplexFunc();

     return 0;
}

/* 

객체생성 전...
Base Constructor
MiddleDerivedOne Constructor
MiddleDerivedTwo Constructor
LastDerived Constructor
객체생성 후...
BaseOne
MiddleDerivedOne
BaseOne
MiddleDerivedTwo
BaseOne

*/

상속 구문에서 보이는 것이 '가상 상속'이다. 가상 상속은 키워드 virtual의 선언을 통해 이뤄진다.

위의 코드에서 보이는 상속의 구조는 다음과 같다. 여기서 중요한 것은 LastDerived클래스가 Base클래스를 간접적으로 두 번 상속한다는 점이다.

다중상속의 모호한 상황

때문에 virtual선언이 되지 않은 상태에서 객체가 생성되면 다음 그림의 형태가 된다. (Base클래스의 멤버가 두 번 포함되었음에 주목)

Base클래스를 두 번 상속하는 LastDerived클래스의 객체

이렇듯 하나의 객체 내에 두 개의 Base클래스 멤버가 존재하기 때문에 ComplexFunc함수 내에서 이름만 가지고 SimpleFunc함수를 호출할 수 없다.
따라서 이 경우에는 다음과 같이, 어느 클래스를 통해서 간접 상속한 Base클래스의 멤버함수를 호출할 것인지 명시해야 한다.

• MiddleDerivedOne::SimpleFunc();
  • MiddleDerivedOne클래스가 상속한 Base클래스의 SimpleFunc함수호출을 명령
• MiddleDerivedTwo::SimpleFunc();
  • MiddleDerivedTwo클래스가 상속한 Base클래스의 SimpleFunc함수호출을 명령

그런데 이러한 상황에서, Base클래스의 멤버가 LastDerived객체에 하나씩만 존재하는 것이 타당한 경우가 대부분이다.

즉, Base클래스를 딱 한번만 상속하게끔 하는 것이 더 현실적인 해결책이 될 수 있다. 그리고 이를 위한 문법이 바로 '가상 상속'이다. 

class MiddleDerivedOne : virtual public Base { ... };

class MiddleDerivedTwo : virtual public Base { ... };

이렇듯, 가상으로 Base클래스를 상속하는 두 클래스를 다음과 같이 다중으로 상속하게 되면,

class LastDerived : public MiddleDerivedOne, public MiddleDerivedTwo { ... };

다음 그림에서 보이듯이, LastDerived객체 내에서 MiddleDerivedOne클래스와 MiddleDerivedTwo클래스가 동시에 상속하는 Base클래스의 멤버가 하나씩만 존재하게 된다.

가상으로 상속하는 클래스의 객체구성

그래서 위의 코드에서 SimpleFunc함수를 이름만 가지고 호출할 수 있는 것이다. 그리고 실행결과를 보면 실제로 Base클래스의 생성자가 한번만 호출되는 것을 확인할 수 있다.

만약에 가상 상속을 하지 않는다면, Base클래스의 생성자는 두 번 호출된다.