嵌入式每日八股3.15

什么是虚拟继承？

虚拟继承是C++中一种特殊的继承方式，它用于解决继承中的“钻石继承”问题。

“钻石继承”是指在继承关系中，存在多个派生类同时继承自同一个基类，而这些派生类又被另一个派生类所继承的情况。这种情况会导致同一个基类在最终的派生类中出现多次，从而产生了二义性。

为了解决这个问题，C++提供了虚拟继承。虚拟继承使用关键字“virtual”来声明继承关系，使得同一个基类在最终的派生类中只出现一次，从而消除了二义性。

当在多条继承路径上有一个公共的基类,在这些路径中的某几条汇合处，这个公共的基类就会产生多个实例(或多个副本)，若只想保存这个基类的一个实例，可以将这个公共基类说明为虚基类。虚基类和虚拟继承是一起使用的，其中虚基类是在虚拟继承中被声明的基类。它们的组合可以解决多重继承中的菱形继承问题。

虚拟继承的语法如下：

#include <iostream>
using namespace std;

class A{}
class B : virtual public A{};
class C : virtual public A{};
class D : public B, public C{};

int main()
{
    cout << "sizeof(A)：" << sizeof A <<endl; // 1，空对象，只有一个占位
    cout << "sizeof(B)：" << sizeof B <<endl; // 4，一个bptr指针，省去占位,不需要对齐
    cout << "sizeof(C)：" << sizeof C <<endl; // 4，一个bptr指针，省去占位,不需要对齐
    cout << "sizeof(D)：" << sizeof D <<endl; // 8，两个bptr，省去占位,不需要对齐
} 

在这个例子中，类D继承自类B和类C，而类B和类C都通过虚拟继承方式继承自类A。这样，在类D中，类A只会出现一次，从而消除了二义性。

这种方式是一种菱形继承或者钻石继承

**虚拟继承的情况下，无论基类被继承多少次，只会存在一个实体。**虚拟继承基类的子类中，子类会增加某种形式的指针，或者指向虚基类子对象，或者指向一个相关的表格；表格中存放的不是虚基类子对象的地址，就是其偏移量，此类指针被称为bptr，如上图所示。如果既存在vptr又存在bptr，某些编译器会将其优化，合并为一个指针。

虚拟继承的原理是，虚拟继承会为基类添加一个虚拟表指针（vptr），所有继承了同一个虚拟基类的派生类都共享同一个虚拟表指针。这样，当派生类调用虚拟基类的成员函数时，只会使用一份虚拟表，无论基类被继承多少次，只会存在一个实体，从而消除了二义性。

需要注意的是，虚拟继承会带来一些额外的开销，包括额外的内存开销和运行时开销。因此，在使用虚拟继承时，需要考虑这些开销对程序性能的影响。

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