空基类是否会影响派生类的布局？答案

【问题标题】：Should an empty base class affect the layout of the derived class?空基类是否会影响派生类的布局？
【发布时间】：2011-12-07 07:03:38
【问题描述】：

C++ 标准（引自草案 n3242）对子对象 [intro.object] 有如下说明：

除非对象是位域或零基类子对象大小，该对象的地址是它的第一个字节的地址占据。既不是位域也不是基础的两个不同对象大小为零的类子对象应具有不同的地址。

现在，给定以下 sn-p：

struct empty { };
struct member: empty { };
struct derived: empty { member m; };

int main(void)
{
    printf("%d", sizeof(derived));
    return 0;
}

gcc 我相信会打印出2，而Visual C++ 2010 会打印出1。我怀疑 gcc 采用标准意味着如果类型的存储代表不同的对象，则不能为它们的存储设置别名。我敢打赌，MSVC 采用的标准是，如果一个子对象的大小为零，你可以做任何你想做的事情。

这是未指定的行为吗？

【问题讨论】：

哪个版本的 gcc？当member 设置为char 时，gcc 4.7 在此处输出 1。
@envu，另一个SDK指定的版本。
如果成员有不同的类型（空和字符），他们可以有相同的地址。如果它们属于同一类型，则不能，因为这会破坏对象身份的测试，例如 if (this != &that)。
我认为 Bo Persson 是对的。据我所知，VC 的行为不符合规定。 N3290 10/8 和 C++03 10/7 说：two subobjects that have the same class type and that belong to the same most derived object must not be allocated at the same address
@BoPersson，你能回答一下吗？鉴于 10/8 的措辞，我认为这是最恰当的解释。

标签： c++ standards unspecified-behavior

【解决方案1】：

这取决于实现。

标准明确允许空基优化，但不要求它。事实上，该标准对内存中类的布局没有太多要求，只是某些类将相互布局兼容（但不是常见的布局）。还指定了成员的顺序（当没有介入的可访问性说明符时），但允许使用填充、页眉、页脚和各种奇怪的东西。

【讨论】：

【解决方案2】：

在 C++11 标准的最终版本中，该段落被修改为：

除非对象是位域或零基类子对象大小，该对象的地址是它的第一个字节的地址占据。不是位域的两个对象可能具有相同的如果一个是另一个的子对象或至少一个是零大小的基类子对象，它们属于不同的类型；否则，它们将具有不同的地址。

虽然我不确定我是否理解这与对象的大小有什么关系。

【讨论】：

在我的例子中，一个相关的问题是：derived d; printf("%d", static_cast(&d)==static_cast(&d.m));打印 1 还是 0？这决定了大小是 1 还是 >1。

【解决方案3】：

扩展我之前的评论：

对象由其地址标识。如果比较相同类型的两个对象的地址（如指针）并且它们比较相等，则认为指针指向同一个对象。

这种方式不能直接比较不同类型的对象，所以允许它们具有相同的地址。一个例子是一个结构和它的第一个成员。它们不能是同一类型。基类和派生类也不能，因此如果基类为空，它们可能具有相同的地址。

但是，基类和派生类的第一个成员可以属于同一类型。这不是问题，除非基类也是空的并且编译器尝试空基类优化。在这种情况下，我们可以将指向相同类型的两个不同对象的指针比较相等，因此认为它们是同一个对象。

因此，如果成员具有不同的类型（空和字符），它们可以具有相同的地址。如果它们属于同一类型，则不能，因为这会破坏对象身份的测试，例如 if (this != &that)，有时用于测试自分配之类的东西。

顺便说一句，微软同意这是他们编译器中的一个错误，但还有其他更紧急的事情需要先修复。

【讨论】：

顺便说一句，标准禁止 standard-layout 类具有与第一个成员相同类型的基类，大概正是出于这个原因。

【解决方案4】：

在这个线程中有很好的解释。我只是想补充一点来解决这个结构膨胀问题，您可以简单地将empty 类设为模板，以便使用不同的模板参数对其进行实例化使其成为不同的类：

template<class T>
struct empty { };
struct member: empty<member> { };
struct derived: empty<derived> { member m; };

int main(void)
{
    printf("%d\n", sizeof(derived));
    return 0;
}

输出1。

这就是避免在大型项目中使用boost::noncopyable 的原因。

【讨论】：