基于 C++ 策略的设计 : Inheritance vs composition

Question

在 Meeting C++ 2019 上，Jon Kalb 发表了有关模板技术的演讲并提到了策略类。来源请参见此处: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。根据我的个人经验，我听说过很多关于优先选择组合而不是继承范式的说法。所以我编写代码的方式会更像这样:

template<class T, class CheckingPolicy>
struct MyContainer
{
    CheckingPolicy policy;
    ...
}

不会涉及任何虚拟函数。尽管如此，如果您能分享一些它们有何不同的见解，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，会有什么不同吗？

Answer 1

一个可能的原因:当您继承CheckingPolicy时，您可以从 empty base class optimization 中受益.

如果CheckingPolicy是empty (即，除了大小为 0 的位字段之外，它没有非静态数据成员，没有虚函数，没有虚基类，也没有非空基类)，它不会对MyContainer 的大小。

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

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 implementation :

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(例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，我们将有 [[no_unique_address]]可能解决此问题:虽然标准布局类型需要空基优化，但 [[no_unique_address]] 只是一个权限，而不是一个要求。 (感谢尼可波拉斯指出了这一点。)