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模板与继承之艺术——空基类优化
1、概念
C++中有“空”类的概念，这就意味着在运行期间其内部不好任何内存。
只包含类型的成员函数、非虚成员函数和静态数据成员的类为空类。
非静态的数据成员，虚函数和虚基类则在运行时期消耗存储空间。
2、空基类优化如下:
#include<iostream>
using namespace std;
class Empty{
typedef int Int;
};
class EmptyToo : public Empty
{};
class EmptyThree : public EmptyToo
{};
int main()
{
cout << "sizeof(Empty):" << sizeof(Empty) << endl;
cout << "sizeof(EmptyToo):" << sizeof(EmptyToo)<< endl;
cout << "sizeof(EmptyThree):" << sizeof(EmptyThree) << endl;
}
（1）在类EmptyToo中类Empty没有分配存储空间
（2）带有优化空基类的空类作为被继承的基类（没有其他基类时，单继承）时，其大小也为0，这也就是EmptyTree 能和Empty具有相同大小的原因所在。
3、如果有其他基类时：
#include<iostream>
class Empty{
typedef int Int;
};
class EmptyToo : public Empty{};
class EmptyThree : public Empty, public EmptyToo{};
int main()
{
cout << "sizeof(Empty)："<< sizeof(Empty) << endl; //输出1
cout << "sizeof(EmptyToo)" << sizeof(EmptyToo)<< endl; //输出1
cout << "sizeof(EmptyThree)：" << sizeof(EmptyThree) << endl; //输出2
}
如果继承时是多重继承：
EmptyThree中有两个不同的子类Empty对象，一个是直接继承来的Empty对象，另一个是EmptyToo继承来的Empty对象。
由于是两个对象所以不能让其有相同的地址空间。即这里优化（2）不起作用，EmptyThree是两个Empty和EmptyToo大小之和。
4、将成员作为基类
只举一例，模板参数确定会被实例化为类型（不是非类型，不是原生类型比如int），该模板类的另一个成员类型不是空类。如下:
template<typename CustomClass>
class Optimizable{
private:
CustomClass info;
void* storage;
};
改写为：
template <typename CustomClass>
class Optimizable {
private:
BaseMemberPair<CustomClass, void*> info_and_storage;
};
//
template<typename Base, typename Member>
class BaseMemberPair : private Base{
private:
Member member;
public:
BaseMemberPair(Base const &b, Member const &m):Base(b), member(m){}
//通过first来访问基类数据
Base const& first() const{ return (Base const&)*this; }
Base& first() const { return (Base&)*this; }
//通过second()来访问成员变量
Member const& second() const { return this->member; }
Member& second() const { return this->member; }
};
优化前：
#include<iostream>using namespace std;template<typename CustomClass>class Optimizable{ private: CustomClass info; void* storage;};class Test{};int main(){ cout << sizeof(Optimizable<Test>) << endl; //结果为8 return 0;}
优化后：
#include<iostream>using namespace std;template<typename Base, typename Member>class BaseMemberPair : private Base{ private: Member member;public: BaseMemberPair(Base const &b, Member const &m):Base(b), member(m){}//通过first来访问基类数据Base const& first() const{ return (Base const&)*this; } //提供给const对象调用Base& first() { return (Base&)*this; }//通过second()来访问成员变量Member const& second() const { return this->member; }Member& second() { return this->member; }};template <typename CustomClass>class Optimizable { private: BaseMemberPair<CustomClass, void*> info_and_storage;};class Test{};int main(){ cout << sizeof(Optimizable<Test>) << endl;//结果为4 return 0;}
5、警告：
针对下面的情况：
template<typename T1, typename T2>
class MyClass{
private:
T1 a;
T2 b;
};
//优化
template<typename T1, typename T2>
class MyClass : private T1, private T2{};
在不知道T1和T2是否为类型的情况下，最好不要盲目使用上面的优化方法，因为：
（1）此方法不适用于原生类型int等
（2）如果T1， 和T2的类型相同继承会出问题。
（3）增加基类会改变接口，因为多重继承，如果T1和T2都有共同的基类Base的话，那么MyClass中的数据成员，成员函数将会有二义性。所以此方法最好适应是之前提演示出的情况。
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