C++基于策略的设计:继承与组合

C++ policy based design: Inheritance vs composition

本文关键字：继承 组合 于策略 策略 C++      更新时间：2023-10-16

在2019 C++会议上，Jon Kalb 谈到了模板技术并提到了策略类。来源见此处：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构图有任何真正的优势。在我的个人经验中，我听说过很多关于首选组合而不是继承范式的信息。所以我编写代码的方式更像这样：

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，而只有一个check方法或重载调用运算符，会有什么不同吗？

一个可能的原因是：当你从CheckingPolicy继承时，你可以从空基类优化中受益。

如果CheckingPolicy为空(即它没有非静态数据成员，除了大小为0的位字段、没有虚函数、没有虚拟基类和没有非空基类(，它不会对MyContainer的大小做出贡献。

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std::vector时，您可以从分配器中找到属性。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(如没有非静态数据成员的CheckingPolicy(不会对std::vector的大小做出贡献。

在 C++20 中，我们将有[[no_unique_address]]来潜在地解决此问题：标准布局类型需要空基础优化，而[[no_unique_address]]只是权限，而不是要求。(感谢Nicol Bolas指出这一点。

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