“多级继承情况下的虚拟基类”有没有意义

Question

考虑以下显示多级继承的示例代码：

案例1：这里derived1类通过虚继承从base类派生，derived2类直接从derived1类派生。

class base
{

};

class derived1 : virtual public base
{

};

class derived2 : public derived1
{

};

案例 2 ：与案例 1 相同，只是不涉及虚拟继承

class base
{

};

class derived1 : public base // no virtual inheritance
{

};

class derived2 : public derived1
{

};

假设我在这两种情况下都创建了一个 derived2 类的对象。

1. Case1 和Case2 在包含derived2 对象中的子对象方面有何不同？

2. Case1 是否比 Case2 重要？

PS：我很清楚虚拟基类在多重继承期间的重要性。

Answer 1

使用虚拟继承时会存储额外的信息。这是为了在菱形情况下允许动态转换正确解析为派生类。 你的代码没有菱形的情况，所以没有用到信息。

如果将数据成员添加到基类，则可以使附加信息可见：

class base {
protected:
    int i;
};

如果您现在在两种情况下分别打印每个派生类的大小，您将观察到它们在一种情况下的大小差异。

编辑： Charles Bailey 对使用虚拟继承的语义差异提出了很好的观点。他的第一点特别有意思，应该多加考虑。他的观点基本上是derived2 具有隐含的菱形拓扑。也就是说，假设derived1实际上继承自base：

class base {};
class derived1 : virtual public base {};

那么，derived2 这三个版本没有区别，它们的行为都和第一个一样：

class derived2 : virtual public base, public derived1 {};
class derived2 : public derived1, virtual public base {};
class derived2 : public derived1 {}

这意味着当您从 derived1 之类的类（即使用虚拟继承的类）派生时会创建一个隐式菱形。

    base
     |  \
     |   \.(virtual)
     |   / \
     |  /___\
     |    |
     | derived1
     |   /
     |  /
     |./
     / \ 
    /___\
      |
   derived2 

为了进一步说明这一点，当derived1 使用虚拟继承时这是允许的：

class derived2 : public derived1 {
public:
    derived2 () : base() {}
};

但是，derived1 不使用虚拟继承是不允许的。

Answer 2

如果在继承层次结构中没有基类的多个实例，virtual 基类还有（至少）两个需要考虑的问题。

首先，虚拟基类始终由正在构建的最派生类初始化，并且在非虚拟基类之前。当中间类在其成员初始化列表中将参数传递给虚拟基类构造函数时，这一点最为明显。这些初始化程序将被忽略。它还可以对基类的构造顺序产生影响。

其次，不可能从虚拟基类到继承自它的类执行static_cast。

Answer 3

只有当类多次作为基类包含时，虚拟继承才变得重要。实际上，说明符virtual 在这里的意思是“只包含一次”。

当你没有多重继承时，你不能多次指定同一个类（循环继承是一个明显的语法错误）。然后是编译器中的优化有多聪明。如果编译器是完美的，那么没有区别。实际上，您承担了编译器向您的类添加与多重继承有关的内容的风险。语言的某些特性使用得越少，编译器混淆的风险就越大。编译器通常是一个高质量的程序，但这仍然只是一个程序。

Answer 4

在您的情况下，虚拟继承没有意义。
它仅用于 diamon 继承，例如：

B: A
C: A
D: B, C

在这种情况下，两种情况下从 A 的继承都应该是虚拟的。