c++ - 静态分配继承对象的数组

Question

这个问题的标题很复杂，所以我会试着用一个例子来概括它。假设我有一个抽象基类，有许多类继承自它。在下面的示例中，我只展示了两个继承的类，但实际上可能有更多。

class Base {
public:
  Base();
  virtual ~Base() = 0;
/// Other methods/members
};

class SmallChild: public Base {
public:
  SmallChild();
  ~SmallChild();
/// Other methods/members such that sizeof(SmallChild) < sizeof(LargeChild)
};

class LargeChild : public Base {
public:
  LargeChild();
  ~LargeChild();
/// Other methods/members such that sizeof(LargeChild) > sizeof(SmallChild)
};

我需要实现一个存储最多 N 个继承对象的容器。这些对象需要在运行时创建/销毁并放置在容器中，但由于项目中的限制(特别是在嵌入式硬件上)，动态内存分配不是一种选择。容器需要静态分配其所有空间。此外，编译器不支持 C++11。

我只能想到一种方法来实现它。要引用 N 对象，我首先需要创建一个指向基类的指针数组，然后为了实际存储对象，我需要创建一个足够大的缓冲区来存储 N 个最大继承对象的拷贝，在本例中为 LargeChild

Base * children[N];
uint8_t childBuffer[N * sizeof(LargeChild)];

然后我可以在 childBuffer 中分布 children 中的指针，每个指针由 sizeof(LargeChild) 分隔。由于需要创建对象，因此可以使用 C++ 的“placement new”将它们放置在数组中的指定位置。我需要跟踪 childBuffer 中每个对象的类型，以便取消引用 children 中的指针，但这应该不会太糟糕。

我对整个设置/实现有几个问题:

1. 这是解决我所描述的问题的好方法吗？我以前从未实现过这样的任何事情，所以我不知道我是否可以出去吃午饭，还有更简单的方法来实现这一点。

2. 其中有多少可以在编译时完成？如果我有 M 类型的继承类(SmallChild、LargeChild 等)但我不知道它们的大小相互关联，如何确定 childBuffer 的大小？这个大小取决于最大类的大小，但是有没有办法在编译时确定这个大小？我可以想象一些预处理器宏遍历类，评估 sizeof 并找到最大值，但我对这种级别的预处理器工作经验很少，也不知道这会是什么样子。我也可以想象使用模板是可能的，但同样，我对编译时模板魔法没有任何经验，所以我只是基于我的直觉。任何关于如何实现的指导都将不胜感激。

Answer 1

您需要能够解除分配对象吗？如果不是，覆盖 operator new 可能更容易。我指的是:

void* operator new (std::size_t size) throw (std::bad_alloc);

您的所有覆盖都将从一个大缓冲区分配内存。 size 参数指定要分配多少内存。

这样你就可以说

children[i] = new SmallChild();

编辑:如果确实需要解除分配，则需要更复杂的数据结构。无论如何，您最终可能会重新实现堆。