程序员什么时候使用空基优化（EBO）

Question

我正在阅读有关空基优化（EBO）的内容。在阅读时，我的脑海中出现了以下问题：

1. 当它对派生类没有任何贡献（无论是功能方面还是数据方面）时，使用空类作为基类有什么意义?

2. 在这篇文章，我读了这个：

//S为空
类结构 T : S
{
     int x;
};

[...]

请注意，我们没有丢失任何数据或 代码准确性：当您创建 S 类型的独立对象， 对象的大小仍然是 1（或更大） 前;仅当 S 为基时 另一个类的类执行其内存操作 足迹缩小到零。实现 这种节省的影响，想象一下 包含 125,000 个的向量 对象。 仅 EBO 就节省了一半 兆字节内存！

这是否意味着如果我们不使用“S”作为“T”的基类，我们将必然消耗双兆字节的内存？我认为，这篇文章比较了两种不同的场景，我认为这是不正确的。

我想知道一个真实的场景，当EBO被证明是有用的时。（意味着，在同样的场景下，如果我们不使用EBO，我们必然会不知所措！）。

请注意，如果您的答案包含这样的解释：

重点是空类具有非零大小，但在派生或派生时它可以具有零大小，那么我不会问这个，因为我已经知道了。我的问题是，为什么有人首先会从空类中派生出他的类？ 即使他没有导出并简单地编写了他的类（没有任何空基），他是否会以任何方式感到困惑？

Answer 1

EBO 在基于策略的设计环境中非常重要，您通常可以私下继承 来自多个策略类别。如果我们以线程安全策略为例，我们可以想象伪代码：

class MTSafePolicy
{
public:
  void lock() { mutex_.lock(); }
  void unlock() { mutex_.unlock(); }

private:
  Mutex mutex_;
};

class MTUnsafePolicy
{
public:
  void lock() { /* no-op */ }
  void unlock() { /* no-op */ }
};

给定一个基于策略的设计类，例如：

template<class ThreadSafetyPolicy>
class Test : ThreadSafetyPolicy
{
  /* ... */
};

使用带有 MTUnsafePolicy 的类，只需不增加类的大小开销< code>Test ：这是一个完美的例子，不要为你不使用的东西付费。

Answer 2

EBO 中的“优化”意味着使用基类的情况可以优化为使用比使用相同类型的成员更少的内存。也就是说，

struct T : S 
{
      int x;
};

如果

struct T
{
      S s;
      int x;
};

您的问题是为什么

struct T
{
      int x;
};

您有一个空类（作为成员或作为基类），那是因为您使用了它的成员函数。空意味着它没有数据成员，而不是它根本没有任何成员。使用模板编程时经常会发生这样的事情，其中​​基类有时是“空”（没有数据成员），有时不是。

Answer 3

EBO 并不是真正的优化（至少不是您在代码中所做的优化）。重点是空类具有非零大小，但在派生或派生时它可以具有零大小。

这是最常见的结果：

class A { };
class B { };

class C { };
class D : C { };

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
        cout << "sizeof(A) + sizeof(B) == " << sizeof(A)+sizeof(B) << endl;
        cout << "sizeof(D) == " << sizeof(D) << endl;

        return 0;
}

输出：

sizeof(A) + sizeof(B) == 2
sizeof(D) == 1

至编辑：
优化是，如果您确实派生（例如从仿函数，或从仅具有静态成员的类），则您的类（即派生）的大小不会增加 1（或更可能是 4 或8 由于填充字节）。

Answer 4

当程序员想要向客户端公开一些数据而不增加客户端类大小时使用它。空类可以包含枚举和类型定义或一些客户端可以使用的定义。使用此类的最明智的方法是私有继承此类。这将从外部隐藏数据，并且不会增加班级规模。

Answer 5

可以有没有任何成员变量的空类，但可以充当实用程序类的成员函数（static 或 non static），我们称之为 EmptyClass。现在我们可以有这样的情况：我们想要创建一个类（我们称之为 SomeClass），它与 EmptyClass 具有包含关系，但不是“is-a”关系。一种方法是在 SomeClass 中创建一个 EmptyClass 类型的成员对象，如下所示：

class EmptyClass  
{
public:
    void someFun1();
    static int someUtilityFun2();
};
//sizeof(EmptyClass) = 1


class SomeClass
{
 private:
    EmptyClass e;
    int x;
};
//sizeof(SomeClass) = 8

现在，由于某些对齐要求，编译器可能会向 SomeClass 添加填充，并且它的大小现在是 8 字节。更好的解决方案是让 SomeClass 从 EmptyClass 私有派生，这样 SomeClass 将可以访问 EmptyClass 的所有成员函数 并且不会通过填充增加额外的大小。

class SomeClass : private EmptyClass
{
private:
    int x;
} 
//sizeof(SomeClass) = 4

Answer 6

大多数时候，空基类要么以多态方式使用（本文提到），作为“标记”类，要么作为异常类（尽管这些通常派生自 std::exception，它不为空）。有时，开发一个以空基类开始的类层次结构是有充分理由的。

如果其中一个元素为空，Boost.CompressedPair 使用 EBO 来缩小对象的大小。

Answer 7

EASTL 有一个很好的解释为什么他们需要 EBO，在他们链接的论文/信用中也对此进行了深入解释

Answer 8

EBO 不是程序员影响的东西，并且/或者如果程序员选择不从空基类派生，他就会受到惩罚。

编译器控制是否

class X : emptyBase { int X; };
class Y { int x };

获得 sizeof(X) == sizeof(Y) 。如果这样做，编译器就会实现 EBO，如果没有，则不会。

从来没有任何情况 sizeof(Y) > > sizeof(X) 将会发生。

Answer 9

我能想到的主要好处是dynamic_cast。您可以获取指向 S 的指针，并尝试将其动态强制转换为从 S 继承的任何内容 - 假设 S 提供像虚拟析构函数这样的虚拟函数，它几乎必须作为基类执行此操作。例如，如果您要实现动态类型语言，您可能希望或需要每种类型都从基类派生，纯粹是为了类型擦除存储以及通过dynamic_cast 进行类型检查。