c++ - 具有虚函数的紧凑类

Question

在讨论中有人问我在 C++ 类中添加虚函数有什么缺点。我说过一个缺点是该类的一个对象有一个指向它的虚拟表的指针，对于一个小的 C++ 类，它在 64 位平台上的大小增加了 8 个字节。如果一个人创建了数百万个这样的类的实例，这会增加程序的内存消耗。

好的，但是为什么实际上在 C++ 中没有指向虚拟表的微型指针或指向虚拟表的小型指针或指向虚拟表的紧凑指针这样的东西。像这样的事情:

class [[compact]] base {
  ~base(){}
  virtual f() = 0;
};

class [[tiny]] another_base {
  ~base(){}
  virtual g() = 0;
};

class [[small]] yet_another_base {
  ~base(){}
  virtual h() = 0;
};

class child : public base {
  virtual f();
};

class user_type : public another_base {
  ~base(){}
  virtual g();
};

想象一下，我要创建很多 user_type 的实例(事实上，我曾经在一个真实的程序中遇到过这种情况)。默认情况下，编译器会创建一个大小为 8(在 64 位上)的 user_type 实例。但是只有 [[tiny]] 属性可能只有 1 个字节，而 [[compact]] 只有 4 个字节。

此功能是否已经可用？如果不是，在我看来有可能实现它。就像在程序中隐藏 tiny_vptr 和 compact_vptr 并且在需要找到指向 vtable 的真正指针时只需将第一个字节或前四个字节添加到它们中。因此，在一个程序中，例如只允许有 256 个 [[tiny classes]] 或 65000 个 [[small]] 类。这就像在最大速度和节省一些内存之间做出选择。

Answer 1

没有这样的功能。

现在，C++ 的 vtable 功能(至少您使用的部分)可以在 C 或 C++ 中模拟，只需要一点语法糖。

struct my_vtable {
  void(*dtor)(void*) = 0;
  void(*print)(void*) = 0;
  void(*add)(void*, int) = 0;
};

struct my_interface {
  my_vtable const* vtable = 0;
  ~my_interface() { vtable->dtor(this); }
  void print() { vtable->print(this); }
  void add(int x) { vtable->add(this, x); }
};

等这需要做更多的工作才能使构造函数和析构函数级联工作，虚拟继承有点笨拙，从多重继承构建复合 vtable 也是可行的(特别是如果您希望它干净)。

但是你有工具。

使用这些工具，您可以实现您的[[tiny]] vtable 功能。

现在，如果您关心这一点，更好的方法可能是使用代理对象，您可以在其中使用存储在实例中的任意状态的任意函数来查找表。您将状态存储在实例中，并将表存储在其他地方。

C++ 的对象系统不那么灵活。它实现了一种安排继承和面向对象的方式。还有许多其他有用的东西，从布局更改到功能更改(例如，C++ 不支持为类实例构建一次性 vtable，或者以其他方式动态创建新类型)。

将 C++ 继承系统视为编写 OO 代码的众多方法之一。知道你应该有充分的理由放弃它，并尽可能使生成的代码干净，但不要因为你有继承关系而害怕不使用 C++ 继承。