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;
    ...
}

不会涉及任何虚拟功能。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check方法或重载的调用运算符，会有所不同吗？

Answer 1

一个可能的原因是：当您继承自 时，您可以从空基类优化CheckingPolicy中受益。

如果CheckingPolicy为空（即，除了大小为 的位字段之外，它没有非静态数据成员0、没有虚函数、没有虚拟基类以及没有非空基类），则它不会影响 的大小MyContainer。

相反，当它是 的数据成员时MyContainer，即使为CheckingPolicy空， 的大小MyContainer也会增加至少一个字节。至少，因为由于对齐要求，您可能会有额外的填充字节。

这就是为什么，例如，在实现中，std::vector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CheckingPolicy没有非静态数据成员）不会影响 的std::vector大小。

在 C++20 中，我们必须[[no_unique_address]]潜在地解决这个问题：虽然标准布局类型需要空基优化，但这[[no_unique_address]]只是一个许可，而不是一个要求。（感谢尼可波拉斯指出了这一点。）