Respuesta.

Historia de la pregunta

En C++, las jerarquías de clases pueden provocar el problema del rombo (diamond problem), cuando una clase base es heredada por dos descendientes, y luego se crea otra clase que hereda de estas dos. En este caso, el objeto de la clase heredada contendrá dos copias independientes de la clase base. Para resolver este problema, C++ implementó la herencia virtual.

Problema

Si se utiliza la herencia múltiple normal:

class A { public: int x; };
class B : public A {};
class C : public A {};
class D : public B, public C {};

El objeto D contendrá 2 copias de A: una a través de B, y otra a través de C. Esto provoca ambigüedades al acceder a A::x y un uso injustificado de memoria.

Solución

La herencia virtual elimina la duplicación de la clase base. Una única instancia de la clase base A será utilizada por todos los descendientes:

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

Ahora D contiene solo una copia de A, y la ambigüedad en el acceso a A::x se elimina.

Características clave:

Se elimina el problema del rombo (diamond problem)
La herencia virtual ralentiza el acceso a los miembros de la clase base
El constructor de la clase base virtual es llamado por el constructor del descendiente "más lejano"

Preguntas trampas.

¿Por qué no se puede resolver el problema del rombo mediante la indicación explícita de la ruta a través de la resolución de ámbito?

La resolución de ámbito solo resuelve la ambigüedad del acceso a los miembros de la clase base, pero no elimina las copias adicionales de la propia clase base. El problema de la doble inicialización y el almacenamiento duplicado de datos permanece.

¿En qué orden se llaman los constructores en la herencia virtual?

Los constructores de las clases base virtuales se llaman primero y solo una vez, y precisamente por el constructor de la última clase en la jerarquía de herencia.

Ejemplo:

class A { public: A() { std::cout << "A
"; } };
class B : public virtual A { public: B() { std::cout << "B
"; } };
class C : public virtual A { public: C() { std::cout << "C
"; } };
class D : public B, public C { public: D() { std::cout << "D
"; } };

D d;
// Salida: A B C D

¿Es obligatorio declarar la herencia virtual tanto en la declaración como en la definición de la clase?

Sí, la herencia virtual debe indicarse en todas partes donde se herede de la clase base correspondiente. De lo contrario, se producirá un error de compilación, y la herencia múltiple se convertirá en herencia normal.

Errores típicos y anti-patrones

No se indica virtual al heredar — lleva a la aparición de dos instancias de la clase base
Intentar llamar al constructor de la clase base virtual en todas las clases intermedias — lleva a errores de compilación
El abuso de la herencia virtual complica las jerarquías y la mantenibilidad del código

Ejemplo de la vida real

Caso negativo

Jerarquía complicada en la que no se ha aplicado la herencia virtual, por lo que en el objeto hay dos copias de la configuración:

Ventajas:

Permite compilar y ejecutar fácilmente

Desventajas:

Es fácil confundirse con los datos de configuración, lo que lleva a defectos de "duplicación mágica" de los datos básicos

Caso positivo

Se utilizó la herencia virtual con un constructor coherente del descendiente más alto: