是否可以在基类中知道派生对象的大小？

Question

我要求必须将自己派生类的某些对象系列在特殊的内存插槽中使用new运算符进行初始化。 所有这些都将来自共同基础。 问题是这种对象有大小限制。 因此，我想将静态断言放在派生对象的大小上，但我不想在每个后代中都打扰静态断言。 我的问题是：是否有任何方法可以将此断言放入基础或使用任何其他技巧来检查派生类声明之外的大小？ 将基类设计为模板是可以接受的。

Answer 1

听起来像是CRTP的另一个用例：

constexpr std::size_t limit = 42;

template <typename Derived>
class Base {
  ~Base() {
    static_assert(sizeof(Derived) <= limit, "Derived class is too big.");
  }
};

class Foo : Base<Foo> {};

当然，如果您需要一个公共基类，则可以在CRTP大小检查下面注入一个基类：

class Base {
  // ...
};

constexpr std::size_t limit = 42;

template <typename Derived>
class SizeCheck : public Base {
  ~SizeCheck() {
    static_assert(sizeof(Derived) <= limit, "Derived class is too big.");
  }
};

class Foo : SizeCheck<Foo> {};

如果您的目标不仅是节省一些击键，而且是为了防御那些积极尝试破坏支票的人，请执行以下操作：

template <typename>
class SizeCheck;

class Base {
  // ...
private:
  // Only allow SizeCheck to derive from Base
  ~Base() = default;
  template <typename>
  friend class SizeCheck;
};

constexpr std::size_t limit = 42;

template <typename Derived>
class SizeCheck : public Base {
private:
  // Only allow Derived to derive from SizeCheck<Derived>
  friend Derived;
  ~SizeCheck() {
    static_assert(sizeof(Derived) <= limit, "Derived class is too big.");

    // Ensure that Derived is actually derived from SizeCheck
    static_assert(std::is_base_of<SizeCheck, Derived>(),
                  "Parameter to SizeCheck must be derived from SizeCheck.");

    // Require Derived to be final so that no one can sidestep 
    // the size check. (Uses C++14 std::is_final)
    static_assert(std::is_final<Derived>(),
                  "Nice try; parameter to SizeCheck must be final.");
  }
};

这一切都变得有点扭曲。 从Base派生的类的大小并不是真正的问题，它有可能试图将太大的对象放入静态大小的缓冲区中。 通过保护缓冲区而不是限制派生类（ DEMO ），从另一端解决问题可能更简单：

struct placement_delete {
  template <typename T>
  void operator()(T* ptr) {
    ptr->~T();
  }
};

template <typename T>
using placement_ptr = std::unique_ptr<T, placement_delete>;

class Base {
  // ...
};

template <std::size_t N, std::size_t Align = 0>
class buffer {
public:
  template <typename T, typename...Args>
  placement_ptr<T> emplace(Args&&...args) {
    static_assert(std::is_base_of<Base, T>(),
                  "Only classes derived from Base can go in a buffer.");
    static_assert(sizeof(T) <= sizeof(space_),
                  "Type is too big for buffer.");
    static_assert(alignof(decltype(space_)) % alignof(T) == 0,
                  "Buffer alignment is insufficient for type.");
    return placement_ptr<T>{::new(&space_) T(std::forward<Args>(args)...)};
  }
private:
  typename std::conditional<!Align,
    typename std::aligned_storage<N>::type,
    typename std::aligned_storage<N, Align>::type
  >::type space_;
};

Answer 2

基类无法直接知道派生类的大小-为此，需要知道派生类的内容和数据布局，这将要求该类位于同一编译单元中-并且您可能需要使用模板或宏来确保它发生。

您可以覆盖基类的operator new -这也将适用于所有本身不覆盖operator new派生类。 有多种方法可以找到，例如使用返回sizeof(*this)的虚函数（但这要求对象已创建-您不能从构造函数或构造之前调用它，因此如果需要使用新的展示位置，将无法正常工作）。

当然，如果您可以控制源代码，则可以执行static_assert(sizeof(someDerivedClass) > some_value) -但这并不保证不会被希望这样做的人破坏。