Empty base optimization

Ermöglicht, dass die Größe eines leeren Basis-Subobjekts null sein kann.

Erklärung

Die Größe jedes Objekts oder Mitgliedsunterobjekts muss mindestens 1 betragen, selbst wenn der Typ ein leerer Klassentyp ist (d.h. eine Klasse oder Struktur ohne nicht-statische Datenelemente), (sofern nicht mit [[ no_unique_address ]] , siehe unten) (seit C++20) um garantieren zu können, dass die Adressen verschiedener Objekte desselben Typs stets unterschiedlich sind.

Allerdings sind Basisklassen-Subobjekte nicht so eingeschränkt und können vollständig aus dem Objektlayout optimiert werden:

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));
}

Die Optimierung leerer Basisklassen ist untersagt, wenn eine der leeren Basisklassen auch der Typ oder die Basis des Typs des ersten nicht-statischen Datenelements ist, da die beiden Basis-Subobjekte desselben Typs unterschiedliche Adressen innerhalb der Objektrepräsentation des abgeleitetesten Typs haben müssen.

Ein typisches Beispiel für eine solche Situation ist die naive Implementierung von std::reverse_iterator (abgeleitet von der leeren Basisklasse std::iterator ), die den zugrundeliegenden Iterator (ebenfalls abgeleitet von std::iterator ) als ihr erstes nicht-statisches Datenelement speichert.

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));
}

Hinweise

Die leere Basisoptimierung wird häufig von allocator-aware Standardbibliotheksklassen verwendet ( std::vector , std::function , std::shared_ptr , etc.), um keinen zusätzlichen Speicherplatz für ihr Allokator-Mitglied zu belegen, falls der Allokator zustandslos ist. Dies wird erreicht, indem eines der erforderlichen Datenmitglieder (z.B. begin , end , oder capacity -Zeiger für den vector ) in einem Äquivalent von boost::compressed_pair mit dem Allokator gespeichert wird.

In MSVC ist die Empty-Base-Optimierung nicht vollständig konform mit den Standardanforderungen ( Why is the empty base class optimization (EBO) is not working in MSVC? ).

Referenzen

Externe Links