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什么是C++的空類

顧名思義，空類就是指哪些不包含成員變量的類。例如以下這個就是一個空類：ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

class EmptyBase {};

既然如此，那么是不是說空類的內部一定不會其他代碼呢？不是的，空類內部也可以包含其他東西，例如：構造函數、析構函數、靜態成員變量、靜態函數、成員函數、typedef語句等。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

例如在以下代碼中EmptyBase依然是空類:ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

class EmptyBase {public:    // 構造函數    EmptyBase(){    }    // 析構函數    ~EmptyBase(){    }    // typedef并沒有給類增加成員或者函數    typedef int INT_NUM;        // 不涉及到內部成員變量的內部函數    void set(int a){    }    // 靜態函數    static void setStr(const std::string& s){    }    // 靜態變量    static std::string str;};

在C++11之后我們可以使用std::is_empty判斷一個類是否是空類：ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

#include <iostream>class EmptyBase {};int main() {        auto aa = std::is_empty<EmptyBase>::value;    std::cout << "是否是空類：" << aa << std::endl;    return 0;}

C++空類的大小

有以下計算空類大小的代碼，你認為輸出結果是多少？ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

#include <iostream>class EmptyClass {    // 空類};int main(int argc, char* argv[]) {    std::cout << "sizeof(EmptyClass): " << sizeof(EmptyClass) << std::endl;    return 0;}

即使是空類，其大小也不會為0。在許多平臺上，空類的大小為1；而在某些對于對齊（alignment）要求更嚴格系統上，空類的大小可能是另一個數（通常是4）。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

為什么C++空類的大小不是0呢？ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

C++的設計者們不允許類的大小為0，因為每個對象都必須具有唯一的地址，特別是在涉及到取址和指針計算時，如果一個類的大小是0，那么指針的一切將會失效。 試想一下如果空類的大小為0，那么由空類它們構成的數組，其大小必然也是0，這會導致指針運算中普遍使用的性質失效。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

空基類優化

C++標準規定，當空類作為基類時，只要不會與同一類型的另一個對象或子對象分配在同一地址，就不需為其分配任何空間。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

#include <iostream>class EmptyBase {    // 空基類};class EmptyOne: public EmptyBase{    // 空類1};class EmptyTwo: public EmptyOne{    // 空類2};int main(int argc, char* argv[]) {    std::cout << "sizeof(EmptyBase): " << sizeof(EmptyBase) << std::endl;    std::cout << "sizeof(EmptyOne): " << sizeof(EmptyOne) << std::endl;    std::cout << "sizeof(EmptyTwo): " << sizeof(EmptyTwo) << std::endl;    return 0;}

如果編譯器支持空基類優化，上述程序所有的輸出結果相同(一般是1)，但均不為0。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

我們修改一下代碼，將EmptyTwo改為多繼承，那么EmptyTwo還是空類嗎？ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

class EmptyTwo: public EmptyOne,public EmptyBase{};

答案是在多繼承狀態的EmptyTwo已經不是空類了， 雖然EmptyTwo和它的基類都沒有任何成員。不過，EmptyTwo的基類EmptyOne和EmptyBase不能分配到同一地址空間， 否則EmptyTwo的基類EmptyBase會和EmptyOne的基類EmptyBase撞在同一地址空間上。換句話說，兩個相同類型的子對象偏移量相同，這是C++對象布局規則不允許的。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

對空基類優化進行限制的根本原因在于，我們需要能比較兩個指針是否指向同一對象。 由于指針幾乎總是用地址作內部表示，所以我們必須保證兩個不同的地址（即兩個不同的指針值）對應兩個不同的對象。 雖然這種約束看起來并不非常重要，但是在實際應用中的許多類都是繼承自一組定義公共typedefs的基類，當這些類作為子對象出現在同一對象中時，問題就凸現出來了，此時優化應被禁止。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

空類存在的意義是什么

盡管在面向對象編程中，空類看起來可能有些多余，但是它們存確有它們的用途。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

空類是一種有著潛在應用價值的編程技巧，例如空類可以被用于多種編程模式和設計模式中，它還可以作為數據類型的標記，用于在編譯時實現條件編譯。 空類也可以作為接口占位符，用于后續的繼承實現或者后續擴展等。空類也在模板編程和元編程等高級編程技術中也發揮重要作用。ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

例如在C++標準庫中，五種迭代器類別都有對應的空類。這些空類用于標識迭代器的類別，并通過模板特化來實現對不同類型迭代器的特殊處理，如圖：ain28資訊網——每日最新資訊28at.com

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