什麼是虛繼承？

根據百度百科：

虛繼承 是面向物件程式設計中的一種技術，是指一個指定的基類，在繼承體系結構中，將其成員資料例項共享給也從這個基型別直接或間接派生的其它類。

虛擬繼承是多重繼承中特有的概念。虛擬基類是為解決多重繼承而出現的。

如上圖：

假設類a是父類，b類和c類都繼承了a類，而d類又繼承了b和c，那麼由於d類進行了兩次多重繼承a類，就會出現兩份相同的a的資料成員或成員函式，就會出現程式碼冗餘。同時，我們在d類的例項化物件中呼叫從a類繼承來的資料成員或者成員函式的時候，無法分清是來自於b類或者是c類，會發生編譯錯誤。這也就是我們常說的二義性。

故為了保證虛基類在派生類中只繼承一次，應當在該基類的所有直接派生類中宣告為虛基類，否則仍然會出現對基類的多次繼承。

我們直接看程式碼：

#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;
class Base_A
{
public:
    Base_A():m_base_a("Base A") {}
    virtual ~Base_A() {}
    //~Base_A() {}
    void printA() { cout << this->m_base_a << endl; }
private:
    string m_base_a;
};

class Derived_B :virtual public Base_A
{
public:
    Derived_B():m_derived_b("Derived B") {}
    virtual ~Derived_B() {}
    void printB() { cout << m_derived_b << endl; }
private:
    string m_derived_b;
};

class Derived_C :virtual public Base_A
{
public:
    Derived_C():m_derived_c("Derived C") {}
    virtual~Derived_C() {}
    void printC() { cout << m_derived_c << endl; }
private:
    string m_derived_c;
};

class Derived_D :public Derived_B, public Derived_C
{
public:
    Derived_D():m_derived_d("Derived D") {}
    virtual ~Derived_D() {}
    void printD() { cout << m_derived_d << endl; }
private:
    string m_derived_d;
};

int main()
{
    Derived_D D;

    cout << sizeof(Base_A) << endl;
    cout << sizeof(Derived_B) << endl;
    cout << sizeof(Derived_C) << endl;
    cout << sizeof(Derived_D) << endl;
    return 0;
}
 

作業系統為MacOS，IDE為Clion。程式碼直接輸出了4個類的記憶體大小。

在這我們要注意一下，在我的程式設計環境下，string型別的大小是24(無論string中是否有內容，內容的多少，均佔24個位元組)。

我們一步步來分析一下數字是怎麼來的。為了方便理解，我們首先看一下沒有虛繼承的情況。以下簡稱4個類為ABCD

若沒有虛繼承：

類A中存在string資料成員，佔據24個位元組，又因虛解構函式的存在，所以有一個虛擬函式表指標，佔8位元組(64bit)，24+8=32

類B繼承了類A，同時類B也擁有一個自己的string型別資料成員，同時有一個虛擬函式表指標，共24+24+8=56

類C一樣繼承了類A，同為56

類D同時繼承了類B和類C，即除了自己的string資料成員，還擁有B、C兩個類的資料成員，同時由於是多繼承，那麼類D應該擁有兩個虛擬函式表，即擁有兩個虛擬函式表指標(分別指向B和C的虛擬函式表)。故24(D類自身的資料成員)+24*4(B和C類的資料成員和兩個A類資料成員)+8*2(兩個虛擬函式指標)=136

若有虛繼承：

類A不變，還是32

此時類B繼承了類A，除了資料成員跟虛擬函式表指標以外，額外增添了一個指標，該指標指向了從類A中繼承過來的資料。也成為資料的共享(虛繼承的關鍵)即56+8=64

類C同理，也為64

此時類D繼承C和D，額外再加兩個虛擬函式表指標和一個後來增添的指標(指向共享的資料內容)，由於增添的指標指明瞭共享的資料，故此時類D中只包含一個A中的資料，故大小為24(自身資料成員)+24(A中資料成員)+48(B、C中資料成員)+8*3=120

這也就說明了通過引入虛繼承，可以減少記憶體的佔用量。同時，我們在呼叫基類的成員函式的時候，也不會發生二義性的錯誤。編譯器可以自動通過指標，來找到共享的內容。

但是，很多程式設計師不提倡在程式中使用多重繼承，只有在比較簡單和不易出現二義性的情況或實在必要時才使用多重繼承，能用單一繼承解決的問題就不要使用多重繼承。也正由於這個原因，C++之後的很多面向物件的程式語言（如Java、Smalltalk、C#、PHP等）並不支援多重繼承。