Question

gcc 4.7.1对元组进行空基类优化，我认为这是一个非常有用的功能。但是，似乎有一个意想不到的限制：

#include <tuple>
#include <cstdint>
#include <type_traits>
class A { };
class B : public A { std::uint32_t v_; };
class C : public A { };
static_assert(sizeof(B) == 4,                "A has 32 bits.");
static_assert(std::is_empty<C>::value,       "B is empty.");
static_assert(sizeof(std::tuple<B, C>) == 4, "C should be 32 bits.");

在这种情况下，最后一个断言失败，因为元组实际上大于4个字节。有没有办法避免这种情况，而不打破类层次结构？或者我是否必须实现我自己的配对实现，以其他方式优化这种情况？

Answer 1

空对象必须占用一些空间的原因是两个不同的对象必须具有不同的地址。例外情况是派生类型的基础子对象可以与派生完整对象具有相同的地址（如果派生类型的第一个非静态成员与基础^{[*]的类型不同}。空基础优化使用它来删除任意添加到空基数的额外空间，以确保sizeof x!=0任何完整对象。

在您的情况下，元组包含两个 A子对象，一个是C的基础，另一个是B的基础，但是它们是是不同，因此他们必须有不同的地址。这两个对象都不是另一个的基础子对象，因此它们不能具有相同的地址。您甚至不需要使用std::tuple来查看此效果，只需创建另一种类型：

struct D : B, C {};

D的大小将严格大于B和C的大小。要检查实际上有两个A子对象，您可以尝试向上转换为指向A的指针，编译器会很乐意向您指示一些模糊错误。

^[*]该标准也明确禁止此案，原因相同：

struct A {};
struct B : A { A a; };

同样，在这种情况下，在B类型的每个完整对象中，有两个A个对象，它们必须具有不同的地址。

Answer 2

这种优化可能很难实现，您可以通过实验轻松查看。当tuple是另一个类的数据成员时（特别是如果我预计将该类放在容器中），我发现这个优化最有用。是否有其他数据成员可以在此tuple中捆绑而不暴露这一事实？例如：

class D
{
    std::tuple<B, int, C, int> data_;
public:
    B& get_B() {return std::get<0>(data_);}
    C& get_C() {return std::get<2>(data_);}
    int& get_size() {return std::get<1>(data_);}
    int& get_age() {return std::get<3>(data_);}
};

对我来说，这绝不是保证，std::tuple<B, int, C, int>只有12个字节，所以C正在逐步优化。

公共基类打破了元组的空基类优化

2 个答案: