零大小的结构答案

【问题标题】：Zero-sized struct零大小的结构
【发布时间】：2018-11-12 09:48:02
【问题描述】：

根据 C++ 标准（从 C 继承），空结构的大小仍然非零。这样做的原因（可怜的恕我直言）是两个不同的变量应该有不同的地址。现在，继承一个空结构并不总是“膨胀”对象。但在某些情况下确实如此。

我有一个非常复杂的类架构，涉及到激烈的模板巫术。结果，最终类（我需要创建的实例）可能继承了几个空结构。由于这个事实，它们中的一部分最终可能会膨胀。而最糟糕的是，它们的内存布局实际上取决于继承顺序。

如果可能的话，我想摆脱这一切。

是否可以配置 C++ 编译器来消除这种空间浪费，但实际上会破坏标准？

编辑：

我的意思是：

struct Empty1 {};
struct Empty2 {};

struct NonEmpty {
    int Value;
};

struct MyClass1
    :public NonEmpty
    ,public Empty1
    ,public Empty2
{
};

struct MyClass2
    :public Empty1
    ,public NonEmpty
    ,public Empty2
{
};

struct MyClass3
    :public Empty1
    ,public Empty2
    ,public NonEmpty
{
};

STATIC_ASSERT(sizeof(MyClass1) == 8);
STATIC_ASSERT(sizeof(MyClass2) == 4);
STATIC_ASSERT(sizeof(MyClass3) == 8);

不仅空结构使对象膨胀（当多个这样的东西被继承时），而且结果取决于空结构的继承顺序。

【问题讨论】：

语言标准明确允许空基优化。 “它们的内存布局实际上取决于继承顺序”有点令人担忧，因为无法保证基类子对象的位置。你有一个你想要实现的例子吗？
您是否实际证明了这是您当前编译器的问题？我希望用作基类的空类不会在派生类中占用空间；一个具体的例子会很有帮助。
原因并不可怜。您只是没有真正引用它；真正的原因要复杂得多。标准可能没有这个限制（我不确定），但这需要一个复杂的证明来证明这总是会导致格式良好的程序。
改变继承顺序并不是一个微妙的改变。如果您的类型不是 POD，那么您的代码应该以这样的方式编写，即基类的命名顺序或 EBO 是否发生都无关紧要。当您关心内存布局时，您应该使用 POD 类型。出于所有意图和目的，不保证非 POD 类型。
我打赌你是在 MSVC 下编译的？这是多重继承的一个已知问题：connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/100686/… 解决方案包括不用担心，切换到“更好”的编译器，并避免多重继承。

标签： c++

【解决方案1】：

空基优化 允许空基不会“膨胀”对象，正如您所说的那样。但是，您必须小心，不要让一个对象从同一个空基中继承两次，否则将不允许这种优化。避免这种情况的一种方法是将空基模板化，实例化它们，这样就不会多次继承相同的空模板实例化。

如果您的基类用于标记具体类，那么您可以考虑将您的设计更改为非侵入式设计。

【讨论】：

【解决方案2】：

您会发现，在大多数现代 c++ 编译器中：

struct a { }; // empty struct
struct b : a { int x}; // inherits from empty struct.

assert(sizeof(b)==sizeof(int)); // despite sizeof(a) >0

实际上，这是否可以缓解您的担忧？

【讨论】：

+1 只是因为 valdo 可以轻松编写一些测试来确保进行优化。
@Chris：这实际上是C++11's standard layout rules要求的。只有当您有多个具有 NSDM 的对象时才会出现问题。

【解决方案3】：

是否有可以配置的 C++ 编译器来消除这种空间浪费，...

是的。 gcc-4.3.4

...实际上以违反标准为代价？

不，标准允许你想要的行为。

【讨论】：

非常感谢，这回答了我的问题。是否需要特殊配置才能启用此功能？是否也可以消除空对象不需要的空间？也就是说，仅由空基组成的对象。
@valdo：不，您不能将它们放入数组中（因为数组元素的地址与sizeof(T) 不同）。由于您不能将基类 subobject 本身放在数组中，因此它可以有零空间。
@MSalters：我想到了一个具有各种成员变量（对象）的类。其中一些最终可能会评估为空结构。
@valdo：成员变量是另一种情况，不属于基类异常。请参阅boost::compressed_pair 了解创造性地使用基类异常的类

【解决方案4】：

g++ 支持零大小数组，您可以使用以下之一：

struct Empty1 {
  int dummy[0];
};

或

struct Empty2 {
  int dummy[];
};

只有在使用 '-pedantic' 标志时才会生成警告。

【讨论】：

在标准或其他地方有没有关于这个宝石的阅读？它的便携性如何？

【解决方案5】：

一个基类可以是非零大小，如果，如您已经说过的，否则它与同一对象中相同类型的另一个实例具有相同的地址。

要“解决”这个问题，你需要确保你继承另一个类的空类或结构没有任何共同的祖先。

或者您可以自己手动布置类，但听起来您正在做一些事情，例如从 DirectX 顶点声明枚举创建 DirectX 顶点类型，所以这并没有真正的帮助。

【讨论】：