Question

这个问题的标题非常复杂，所以我将尝试用一个例子来构建它。假设我有一个抽象的基类，有许多继承自它的类。在下面的例子中，我只显示了两个继承的类，但实际上可能会有更多。

class Base {
public:
  Base();
  virtual ~Base() = 0;
/// Other methods/members
};

class SmallChild: public Base {
public:
  SmallChild();
  ~SmallChild();
/// Other methods/members such that sizeof(SmallChild) < sizeof(LargeChild)
};

class LargeChild : public Base {
public:
  LargeChild();
  ~LargeChild();
/// Other methods/members such that sizeof(LargeChild) > sizeof(SmallChild)
};

我需要实现一个容器，该容器最多可存储N个继承的对象。这些对象需要在运行时创建/销毁并放置在容器中，但由于项目中的约束（特别是它在嵌入式硬件上），动态内存分配不是一种选择。容器需要静态分配所有空间。此外，编译器不支持C ++ 11。

我只有一种方法可以实现这一点。要引用N对象，我首先需要创建一个指向基类的指针数组，然后实际存储对象，我需要创建一个足够大的缓冲区来存储{{1}最大的继承对象的副本，在本例中为N

LargeChild

然后，我可以在Base * children[N]; uint8_t childBuffer[N * sizeof(LargeChild)];之间children分发指针，每个指针由childBuffer分隔。在需要创建对象时，可以使用C ++的“placement new”将它们放置在数组中的指定位置。我需要跟踪sizeof(LargeChild)中每个对象的类型，以便取消引用childBuffer中的指针，但这不应该太糟糕。

关于整个设置/实施，我有几个问题：

这是解决问题的好方法，正如我所描述的那样吗？我之前从未实现过这样的任何事情，所以我不知道我是否可以在这里吃午餐，而且有更简单的方法来实现这一目标。
在编译时可以完成多少工作？如果我有children种类型的继承类（M，SmallChild等），但我不知道它们相对于彼此的大小，我可以确定LargeChild的大小吗？这个大小取决于最大类的大小，但有没有办法在编译时确定这个大小？我可以想象一些预处理器宏迭代遍历类，评估childBuffer并找到最大值，但我对这种级别的预处理器工作经验很少，并且不知道这会是什么样子。我也可以想象这可能是使用模板，但同样，我没有任何编译时模板巫术的经验，所以我只是基于我的直觉。关于如何实现这一点的任何指示都将受到赞赏。

Answer 1

你需要能够处理对象吗？如果没有，则覆盖operator new可能更容易。我指的是：

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);

所有覆盖都将从一个大缓冲区分配内存。 size参数计指定要分配的内存量。

这样你就可以说

children[i] = new SmallChild();

编辑：如果确实需要解除分配，则需要更复杂的数据结构。无论如何，你最终可能会重新实现堆。

Answer 2

如果对象集是完全静态的（在构建时设置并且在运行时没有改变），通常的方法是使用每个派生类的一组数组并构建＆＃39; global＆＃39;指向其他数组的指针数组：

static SmallChild small_children[] = {
    { ...initializer for first small child... },
    { ...initializer for second small child... },
    ...
};
static LargeChild large_children[] = {
    { ...initializer for first large child... },
    ...
};
Base *children[N] = { &small_children[0], &small_children[1], &large_children[0], ....

如果经常在构建中添加/删除子项，或者子项数组中的顺序很重要，则维护这一点可能很棘手。可能需要使用脚本或构建程序生成上述源文件，该程序读取所需子项的描述。

Answer 3

考虑到您的约束（即不使用动态分配），您的方法很有趣。

事实上，您正在以自己的方式管理一种union anyChild { smallChild o1; largeChild o2; ... };数组sizeof(anyChild)将为您提供所需的最大块大小。

顺便说一句，只要未使用placement new创建所有对象，或者通过显式调用析构函数删除其中一些对象，就可能存在悬挂指针的风险。

Answer 4

如果将派生类型放入一个并集：

    union Child{
        SmallChild asSmallChild;
        LargeChild asLargeChild;
    }

然后，联合将自动具有最大类型的大小。当然，现在您遇到了一个新问题。联合会代表什么类型？您可以在基类中给自己一个提示，也可以改为使Child为包含提示的结构，然后在其中内联联合。例如，在githubs上查看Espressif为ESP32制造的组件，那里有很多很好的联合用法。

无论如何，当您进行分配时，如果分配一个联合类型的数组，它将组成一个最大的子数组...因为这就是联合所做的事情。

静态分配继承对象的数组

4 个答案: