Empty base optimization

Позволяет размеру пустого базового подобъекта быть нулевым.

Объяснение

Размер любого объекта или члена-подобъекта должен быть не менее 1, даже если тип является пустым классом (то есть классом или структурой без нестатических членов данных), (если не используется [[ no_unique_address ]] , см. ниже) (начиная с C++20) чтобы гарантировать, что адреса различных объектов одного типа всегда различаются.

Однако подобные ограничения не распространяются на подобъекты базовых классов, которые могут быть полностью исключены из структуры объекта:

struct Base {}; // empty class
struct Derived1 : Base
{
    int i;
};
int main()
{
    // the size of any object of empty class type is at least 1
    static_assert(sizeof(Base) >= 1);
    // empty base optimization applies
    static_assert(sizeof(Derived1) == sizeof(int));
}

Оптимизация пустого базового класса запрещена, если один из пустых базовых классов также является типом или базовым типом первого нестатического члена данных, поскольку требуется, чтобы два базовых подобъекта одного типа имели разные адреса в представлении объекта самого производного типа.

Типичным примером такой ситуации является наивная реализация std::reverse_iterator (унаследованная от пустого базового класса std::iterator ), которая хранит базовый итератор (также унаследованный от std::iterator ) в качестве своего первого нестатического члена данных.

struct Base {}; // empty class
struct Derived1 : Base
{
    int i;
};
struct Derived2 : Base
{
    Base c; // Base, occupies 1 byte, followed by padding for i
    int i;
};
struct Derived3 : Base
{
    Derived1 c; // derived from Base, occupies sizeof(int) bytes
    int i;
};
int main()
{
    // empty base optimization does not apply,
    // base occupies 1 byte, Base member occupies 1 byte
    // followed by 2 bytes of padding to satisfy int alignment requirements
    static_assert(sizeof(Derived2) == 2*sizeof(int));
    // empty base optimization does not apply,
    // base takes up at least 1 byte plus the padding
    // to satisfy alignment requirement of the first member (whose
    // alignment is the same as int)
    static_assert(sizeof(Derived3) == 3*sizeof(int));
}

struct Empty {}; // empty class
struct X
{
    int i;
    [[no_unique_address]] Empty e;
};
int main()
{
    // the size of any object of empty class type is at least 1
    static_assert(sizeof(Empty) >= 1);
    // empty member optimized out:
    static_assert(sizeof(X) == sizeof(int));
}

Примечания

Оптимизация пустого базового класса обычно используется классами стандартной библиотеки с поддержкой аллокаторов ( std::vector , std::function , std::shared_ptr , и т.д.) чтобы избежать занятия дополнительной памяти для члена-аллокатора, если аллокатор не имеет состояния. Это достигается путем хранения одного из требуемых членов данных (например, begin , end , или capacity указатель для vector ) в эквиваленте boost::compressed_pair с аллокатором.

В MSVC оптимизация пустого базового класса не полностью соответствует требованиям стандарта ( Почему оптимизация пустого базового класса (EBO) не работает в MSVC? ).

Ссылки

Внешние ссылки