基于 C++ 策略的设计：继承与组合

Question

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。请参阅此处获取来源：https://youtu.be/MLV4IVc4SwI?t=1815

有问题的有趣代码片段是：

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。根据我的个人经验，我听说过很多关于 优先组合而不是继承 范式。所以我编写代码的方式更像这样：

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，只有一个 check 方法或一个重载的调用运算符，会有什么不同吗？

Answer 1

一个可能的原因：当你从CheckingPolicy继承时，你可以从empty base class optimization中受益。

如果 CheckingPolicy 是 empty（即除了大小为 0 的位域外，它没有非静态数据成员，没有虚函数，没有虚基类，并且没有非空基类)，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，您可能会有额外的填充字节。

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。例如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 CheckingPolicy 没有非静态数据成员）不会影响 std::vector 的大小。

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

基于 C++ 策略的设计：继承与组合

C++ policy based design: Inheritance vs composition

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