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。 来源见这里： 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。 在我的个人经验中，我听说过很多关于优先组合而不是继承范式的内容。 所以我写代码的方式更像是这样：

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，而只有一个check方法或一个重载的调用运算符，这会有所不同吗？

Answer 1

一个可能的原因：当您从CheckingPolicy继承时，您可以从空基类优化中受益。

如果CheckingPolicy为空（即除了大小为0位域之外没有非静态数据成员、没有虚函数、没有虚基类和非空基类），它不会影响MyContainer的大小.

相比之下，当它是MyContainer的数据成员时，即使CheckingPolicy为空， MyContainer大小也会至少增加一个字节。 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++ 的实现：

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

在 C++20 中，我们将使用[[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。）