解释使用虚拟基的多重继承需要c++对象模型的知识。最好是在一篇文章中，而不是在评论框中，清楚地解释这个主题。

我发现最好的、易读的解释是这篇文章，它解决了我对这个问题的所有疑问:http://www.phpcompiler.org/articles/virtualinheritance.html

在读完这篇文章之后，你真的不需要再阅读关于这个主题的任何其他内容了(除非你是编译器作者)…

钻石继承可运行的用法示例

这个示例展示了如何在典型场景中使用虚拟基类:解决菱形继承问题。

考虑下面的工作示例:

main.cpp

#include <cassert>

class A {
    public:
        A(){}
        A(int i) : i(i) {}
        int i;
        virtual int f() = 0;
        virtual int g() = 0;
        virtual int h() = 0;
};

class B : public virtual A {
    public:
        B(int j) : j(j) {}
        int j;
        virtual int f() { return this->i + this->j; }
};

class C : public virtual A {
    public:
        C(int k) : k(k) {}
        int k;
        virtual int g() { return this->i + this->k; }
};

class D : public B, public C {
    public:
        D(int i, int j, int k) : A(i), B(j), C(k) {}
        virtual int h() { return this->i + this->j + this->k; }
};

int main() {
    D d = D(1, 2, 4);
    assert(d.f() == 3);
    assert(d.g() == 5);
    assert(d.h() == 7);
}

编译并运行:

g++ -ggdb3 -O0 -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.cpp
./main.out

如果我们移除virtual into:

class B : public virtual A

我们会得到一堵关于GCC无法解析D成员和通过a继承两次的方法的错误墙:

main.cpp:27:7: warning: virtual base ‘A’ inaccessible in ‘D’ due to ambiguity [-Wextra]
   27 | class D : public B, public C {
      |       ^
main.cpp: In member function ‘virtual int D::h()’:
main.cpp:30:40: error: request for member ‘i’ is ambiguous
   30 |         virtual int h() { return this->i + this->j + this->k; }
      |                                        ^
main.cpp:7:13: note: candidates are: ‘int A::i’
    7 |         int i;
      |             ^
main.cpp:7:13: note:                 ‘int A::i’
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:34:20: error: invalid cast to abstract class type ‘D’
   34 |     D d = D(1, 2, 4);
      |                    ^
main.cpp:27:7: note:   because the following virtual functions are pure within ‘D’:
   27 | class D : public B, public C {
      |       ^
main.cpp:8:21: note:    ‘virtual int A::f()’
    8 |         virtual int f() = 0;
      |                     ^
main.cpp:9:21: note:    ‘virtual int A::g()’
    9 |         virtual int g() = 0;
      |                     ^
main.cpp:34:7: error: cannot declare variable ‘d’ to be of abstract type ‘D’
   34 |     D d = D(1, 2, 4);
      |       ^
In file included from /usr/include/c++/9/cassert:44,
                 from main.cpp:1:
main.cpp:35:14: error: request for member ‘f’ is ambiguous
   35 |     assert(d.f() == 3);
      |              ^
main.cpp:8:21: note: candidates are: ‘virtual int A::f()’
    8 |         virtual int f() = 0;
      |                     ^
main.cpp:17:21: note:                 ‘virtual int B::f()’
   17 |         virtual int f() { return this->i + this->j; }
      |                     ^
In file included from /usr/include/c++/9/cassert:44,
                 from main.cpp:1:
main.cpp:36:14: error: request for member ‘g’ is ambiguous
   36 |     assert(d.g() == 5);
      |              ^
main.cpp:9:21: note: candidates are: ‘virtual int A::g()’
    9 |         virtual int g() = 0;
      |                     ^
main.cpp:24:21: note:                 ‘virtual int C::g()’
   24 |         virtual int g() { return this->i + this->k; }
      |                     ^
main.cpp:9:21: note:                 ‘virtual int A::g()’
    9 |         virtual int g() = 0;
      |                     ^
./main.out

在GCC 9.3.0, Ubuntu 20.04上测试。

这意味着对虚函数的调用将被转发到“正确的”类。

C+ FAQ上升。

简而言之，它通常用于多继承场景，其中形成了“菱形”层次结构。虚继承将打破在底层类中创建的模糊性，当您调用该类中的函数并且函数需要解析到底层类之上的类D1或D2时。有关图表和详细信息，请参阅FAQ项。

它还用于姐妹委托，这是一个强大的功能(尽管不适合心脏薄弱的人)。请看这个FAQ。

参见Effective c++第3版中的第40项(第2版中的43项)。

我想对OJ的善意澄清补充一点。

虚拟继承是有代价的。就像所有虚拟的东西一样，你的性能会受到影响。有一种方法可以绕过这种性能冲击，但可能不那么优雅。

你可以在菱形中添加另一层，而不是通过虚拟派生来打破菱形，以得到如下内容:

   B
  / \
D11 D12
 |   |
D21 D22
 \   /
  DD

没有一个类是虚继承的，所有类都是公开继承的。类D21和D22将隐藏虚函数f()，这对于DD来说是模糊的，可能是通过将函数声明为private。它们将分别定义一个包装器函数f1()和f2()，分别调用class-local (private) f()，从而解决冲突。类DD在需要D11::f()时调用f1()，在需要D12::f()时调用f2()。如果内联定义包装器，可能会得到零开销。

当然，如果您可以更改D11和D12，那么您可以在这些类中执行相同的技巧，但通常情况下并非如此。

关于内存布局

作为旁注，可怕的钻石的问题是基类出现了多次。通过常规遗传，你相信你有:

  A
 / \
B   C
 \ /
  D

但是在内存布局中，你有:

A   A
|   |
B   C
 \ /
  D

这解释了为什么当调用D::foo()时，你有一个歧义问题。但真正的问题是当你想要使用a的成员变量时。例如，假设我们有:

class A
{
    public :
       foo() ;
       int m_iValue ;
} ;

当你试图从D访问m_iValue时，编译器会抗议，因为在层次结构中，它会看到两个m_iValue，而不是一个。如果你修改了一个，比如B::m_iValue (B的A::m_iValue父元素)，C::m_iValue将不会被修改(C的A::m_iValue父元素)。

这就是虚拟继承方便的地方，有了它，你会回到一个真正的菱形布局，不仅只有一个foo()方法，还有一个且只有一个m_iValue。

会出什么问题呢?

想象一下:

A有一些基本特征。 B添加了一些很酷的数据数组(例如) C给它添加了一些很酷的特性，比如观察者模式(例如，在m_iValue上)。 D继承了B和C，因此也继承了A。

对于普通继承，从D修改m_iValue是不明确的，必须解决这个问题。即使它是，在D中有两个m_iValues，所以你最好记住这一点，并同时更新这两个。

使用虚拟继承，从D修改m_iValue是可以的…但是…假设你有d，通过它的C接口，你连接了一个观察者。通过它的B接口，你更新了酷数组，这有直接改变m_iValue的副作用…

由于m_iValue的改变是直接完成的(不使用虚拟访问方法)，通过C“监听”的观察者将不会被调用，因为实现监听的代码是在C中，而B不知道它…

结论

如果你的层次结构中有一颗钻石，这意味着你有95%的概率在该层次结构中做了错事。

虚拟基类用于虚拟继承，是一种使用多重继承时防止在继承层次结构中出现给定类的多个“实例”的方法。

考虑以下场景:

class A { public: void Foo() {} };
class B : public A {};
class C : public A {};
class D : public B, public C {};

上面的类层次结构导致了“可怕的钻石”，看起来像这样:

  A
 / \
B   C
 \ /
  D

D的一个实例将由B和C组成，B包含A, C也包含A。所以你有两个A的“实例”(为了更好的表达)。

在这种情况下，就有可能出现模棱两可的情况。当你这样做时会发生什么:

D d;
d.Foo(); // is this B's Foo() or C's Foo() ??

虚拟继承可以解决这个问题。当您在继承类时指定virtual时，您是在告诉编译器您只需要一个实例。

class A { public: void Foo() {} };
class B : public virtual A {};
class C : public virtual A {};
class D : public B, public C {};

这意味着在层次结构中只包含A的一个“实例”。因此

D d;
d.Foo(); // no longer ambiguous

这是一个小总结。要了解更多信息，请阅读这个和这个。这里还有一个很好的例子。