Для каких целей может использоваться виртуальное наследование в C++?

Виртуальное наследование в C++ используется в основном для решения проблемы "ромбовидного" наследования (diamond problem), когда базовый класс многократно наследуется через несколько промежуточных классов.

Без виртуального наследования в таком случае объект конечного класса будет содержать несколько подобъектов базового класса, что приводит к неоднозначности и ошибкам при доступе к членам базового класса.

С использованием виртуального наследования, независимо от того, сколько раз базовый класс появляется в иерархии наследования, будет существовать только один подобъект базового класса в конечном объекте.

Пример:

class Animal { // Базовый класс
public:
    void eat() { /* ... */ }
};

class Mammal : public Animal { // Промежуточный класс 1
public:
    void walk() { /* ... */ }
};

class Bird : public Animal { // Промежуточный класс 2
public:
    void fly() { /* ... */ }
};

// Класс Bat наследуется и от Mammal, и от Bird.
// Без виртуального наследования Animal будет включен дважды.
// class Bat : public Mammal, public Bird { /* ... */ };

// С виртуальным наследованием Animal будет включен один раз.
class Bat : public virtual Mammal, public virtual Bird {
public:
    // Для доступа к eat() не будет неоднозначности
};

Ключевые цели:

• Решение "ромбовидного" наследования: Предотвращение многократного включения одного и того же базового класса в конечный объект.
• Обеспечение единственного экземпляра базового класса: Гарантия того, что в объекте будет только один подобъект виртуально унаследованного базового класса.
• Избежание неоднозначности: Устранение неоднозначности при доступе к членам виртуально унаследованного базового класса через объект производного класса.

Виртуальное наследование может повлечь некоторые накладные расходы на производительность и усложнить структуру объектов, поэтому его использование должно быть обдуманным и оправданным.