Empty base optimization

允许空基类子对象的大小为零。

说明

任何 对象 或成员子对象的大小必须至少为1，即使该类型是空的 类类型 （即没有非静态数据成员的类或结构体）， （除非使用 [[ no_unique_address ]] ，详见下文） (C++20 起) ，这是为了确保同一类型的不同对象的地址始终不同。

然而，基类子对象不受此约束，可以被完全优化出对象布局：

struct Base {}; // 空类
struct Derived1 : Base
{
    int i;
};
int main()
{
    // 任何空类类型对象的大小至少为1
    static_assert(sizeof(Base) >= 1);
    // 空基类优化生效
    static_assert(sizeof(Derived1) == sizeof(int));
}

当某个空基类同时也是第一个非静态数据成员的类型或其基类时，禁止进行空基类优化，因为在最终派生类型的对象表示中，要求同一类型的两个基类子对象必须具有不同地址。

这种情况的一个典型例子是 std::reverse_iterator 的简单实现（派生自空基类 std::iterator ），该实现将底层迭代器（同样派生自 std::iterator ）作为其第一个非静态数据成员保存。

struct Base {}; // 空类
struct Derived1 : Base
{
    int i;
};
struct Derived2 : Base
{
    Base c; // Base 类型成员，占1字节，后接为 i 准备的填充字节
    int i;
};
struct Derived3 : Base
{
    Derived1 c; // 继承自 Base，占 sizeof(int) 字节
    int i;
};
int main()
{
    // 空基类优化不适用：
    // 基类占1字节，Base 成员占1字节
    // 后接2字节填充以满足 int 对齐要求
    static_assert(sizeof(Derived2) == 2*sizeof(int));
    // 空基类优化不适用：
    // 基类至少占1字节加上为满足首个成员
    //（其对齐要求与 int 相同）对齐所需的填充字节
    static_assert(sizeof(Derived3) == 3*sizeof(int));
}

struct Empty {}; // empty class
struct X
{
    int i;
    [[no_unique_address]] Empty e;
};
int main()
{
    // the size of any object of empty class type is at least 1
    static_assert(sizeof(Empty) >= 1);
    // empty member optimized out:
    static_assert(sizeof(X) == sizeof(int));
}

注释

空基类优化通常被分配器感知的标准库类（ std::vector 、 std::function 、 std::shared_ptr 等）所采用，以避免当其分配器为无状态时占用额外的存储空间。这是通过将所需数据成员之一（例如 vector 的 begin 、 end 或 capacity 指针）存储在与 boost::compressed_pair 等效的结构中并与分配器共同实现的。

在MSVC中，空基类优化并未完全符合标准要求（ 为何空基类优化(EBO)在MSVC中无法生效？ ）。

参考文献

外部链接