【C++】详解EBO：空基类优化

墨蓝 2024-02-19 12:05 40阅读 0赞

> 看侯捷的STL课时，常常听他抱怨STL 4.9版本的一些做法实在令人费解，听得多了难免有些疑问，难道真的是这样吗？怎么会逆历史潮流向后倒退呢？于是开始去找STL团队背后这样做的原因。

今天要总结的是C++中的EBO，又称“空基类优化”。

STL4.9里像vector\_impl这种实现类会去继承一个空的allocator类，从面向对象的角度而言，public继承表达的是一种“is a"关系，private继承表达的是”has a“关系，如果这里vector\_impl是私有继承还有情可原，但偏偏这里的继承是公有继承，这属实是有违常理，于是侯捷老师评价道：乱七八糟，舍近求远，何必如此！！

确实，从面向对象的角度而言，如此评价不无道理。但是，这种继承其实是C++中关于内存的一种优化，也就是EBO技术。让我们先做个实验：

C++空类的大小

定义一个空类A：

class A
    {
    };

对这个空类计算sizeof大小：

cout << sizeof(A) << endl;

运行结果：

> 1

这里我要问你一句：为什么不是0？

这是因为空类同样可以被实例化，为了让对象的实例能够相互区别，每个实例在内存中都有一个独一无二的地址，为了达到这个目的，编译器往往会给一个空类隐含的加一个字节，这样空类在实例化后在内存得到了独一无二的地址．所以上述大小为1；如果没有这一个字节的占位，那么空类就无所谓实例化了，因为实例化的过程就是在内存中分配一块地址，而你实例化两个对象出来，求其地址发现是同一个地址，这就说不通了。

组合

基于上面这个结论，我们再设计一个B类：

class A
    {
    };
    
    class B
    {
        A a{};
        int i{};
    };

同样，对这个B类计算sizeof大小：

cout << sizeof(B) << endl;

运行结果：

> 8

这里你可能会说，a占一个字节，int占4个字节，那就是5个字节啊，为什么是8呢？

这是因为发生了字节对齐，将a原来只占1字节，进行扩充到4的倍数，最后就是8字节。但这并不是今天的重点。

现在B类通过组合，拥有了A类的所有功能，是个“has a”关系，于是，我们通过另一种手段——继承，也去实现这个功能：

class A
    {
    };
    
    class B
    {
        A a{};
        int i{};
    };
    
    class C ：public A
    {
        int i{};
    };

看起来似乎很顺利，但是对这个C类计算sizeof大小时你可能会看出端倪：

B: 8
    C: 4

而这便是所谓的空基类优化：**当该空白类作为基类时，该类的大小就被优化为0了。**

对比这两个发现，第二种通过继承方式来获得基类的功能，**并没有产生额外大小的优化称之为EBO(空基类优化)。**

今天这篇文章中的各种概念对于初学者来说是比较陌生的(不得不说C++的各种概念是真的多，不枉它活了20多年)，不过我相信你们都能够理解，最后来回顾在本文中都学了什么吧。

首先是空基类优化其实在平时的开发中接触的比较少，最主要的用处还在是各个基础库中，能够用到std::vector只需要24个字节，EBO功不可没，并且其中还顺便普及一个Private继承的概念，这个在平时开发估计也接触的比较少，还是那句话C++中的特性基本没有多余的，你用不到并不代表它没用，它可能正在某个角落发挥着属于它的作用。