C++那些事之内存优化

news2024/11/15 4:13:57

C++那些事之内存优化

通常程序运行时内存是一个比较大的问题,如何减少内存占用和提升访问速度是至关重要。为了解决这些问题,C++20 引入了 no_unique_address 特性,并结合空基类优化(EBO, Empty Base Optimization),为开发者提供了一种有效的方式来优化内存布局。

大纲:

    1. C++20之前的EBO

    2. C++20之后的no_unique_address

注:本节代码已放星球,欢迎下载学习。

1. 空基类优化(EBO)

EBO 是指对于空基类(即没有数据成员的类)在派生类中的存在不会占用额外的内存。C++ 编译器会将这些空基类的实例合并,避免不必要的内存开销。这在设计复杂的类层次结构时尤其有用,可以有效减少对象的大小。

#include <iostream>
class Empty {};

class Derived : public Empty {
  int value;

 public:
  Derived(int v) : value(v) {}
};

class Test {
  int value;

 public:
  Test(int v) : value(v) {}
  Empty e;
};

int main() {
  std::cout << sizeof(Derived) << std::endl;
  std::cout << sizeof(Test) << std::endl;
  return 0;
}

在上面的代码中,Derived 类在内存中只占用 int 的大小,而不是 int 加上 Empty 的大小。这是因为编译器利用了 EBO 的特性。

那么你猜猜上面的输出是多少呢?

2. no_unique_address 特性

C++20 引入了 no_unique_address 特性,它允许我们显式标记某些类成员,使其在内存中不会占用额外空间。特别适合<0字节对象>,例如:

unique_ptr中当Deleter是空结构体/类,此时得到的sizeof是16,C++20之后便可以不占子节,整个sizeof为8。

template<class T, class Deleter>
class unique_ptr {
    T* pointer = nullptr;
    [[no_unique_address]] Deleter deleter;

   public:
    // 其他成员函数...};

最后,留个疑问,你知道它的使用限制?或者说条件吗?

一起探索更多C++项目/知识~

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