基于 C++ 策略的设计：继承与组合答案

【问题标题】：C++ policy based design: Inheritance vs composition基于 C++ 策略的设计：继承与组合
【发布时间】：2019-12-27 15:40:24
【问题描述】：

在 Meeting C++ 2019 上，Jon Kalb 发表了关于模板技术的演讲并提到了策略类。来源见这里：https://youtu.be/MLV4IVc4SwI?t=1815

有问题的有趣代码 sn-p 是：

template<class T, class CheckingPolicy>
struct MyContainer : private CheckingPolicy
{
    ...
}

我经常看到这种类型的设计，我想知道这里的继承是否比组合有任何真正的优势。以我个人的经验，我听说过很多关于优先组合胜过继承范式。所以我编写代码的方式会更像这样：

template<class T, class CheckingPolicy>
struct MyContainer
{
    CheckingPolicy policy;
    ...
}

不会涉及任何虚函数。不过，如果您能分享一些见解，我将不胜感激。我会对内存布局的差异及其影响特别感兴趣。如果CheckingPolicy 没有数据成员，而只有check 方法或重载的调用运算符，会有什么不同吗？

【问题讨论】：

标签： c++ templates inheritance policy-based-design

【解决方案1】：

一个可能的原因：当您从CheckingPolicy 继承时，您可以从empty base class optimization 中受益。

如果CheckingPolicy 是empty（即，除了大小为0 的位域之外，它没有非静态数据成员，没有虚函数，没有虚拟基类，也没有非空基类），它不会影响MyContainer 的大小。

相反，当它是MyContainer的数据成员时，即使CheckingPolicy为空，MyContainer的大小也会增加至少一个字节。至少，由于对齐要求，您可能需要额外的填充字节。

这就是为什么，例如，在std::vector 的实现中，您可以从分配器中找到 ihnehritance。比如libstdc++的implementation:

template<typename _Tp, typename _Alloc>
struct _Vector_base {
    typedef typename __gnu_cxx::__alloc_traits<_Alloc>::template
        rebind<_Tp>::other _Tp_alloc_type;

    struct _Vector_impl : public _Tp_alloc_type, public _Vector_impl_data { 
        // ...
    };

    // ...
};

无状态分配器（如没有非静态数据成员的CheckingPolicy）不会影响std::vector 的大小。

在 C++20 中，我们将使用 [[no_unique_address]] 来潜在地解决这个问题：标准布局类型需要空基优化，[[no_unique_address]] 只是一个权限，而不是一个要求。（感谢 Nicol Bolas 指出这一点。）

【讨论】：

“解决这个问题。”可能解决这个问题。与标准布局的 EBO 不同，no_unique_address 无法保证。