C++ 空白基類別最佳化（EBO）詳解

現象

空白類別（無非靜態資料成員）大小為 1 byte。組合空白類別會因對齊導致外層類別體積膨脹；私有繼承空白類別可讓編譯器最佳化為 0 大小（EBO）。

程式碼

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 File: test.cpp
 Copyright: C.L.Wang
 Author: C.L.Wang
 Date: 2014-04-11
 **************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;

class Empty {};
class HoldsAnInt { private: int x; Empty e; };
class HoldsAnIntP : private Empty { private: int x; };

int main() {
    cout << "Int : " << sizeof(int) << endl;
    cout << "HoldsAnInt(class) : " << sizeof(HoldsAnInt) << endl;
    cout << "HoldsAnIntP(inheritance) : " << sizeof(HoldsAnIntP) << endl;
    return 0;
}

輸出

Int : 4
HoldsAnInt(class) : 8
HoldsAnIntP(inheritance) : 4

原理

• 組合：Empty e 佔 1 byte，int x 4 bytes，對齊至 8 bytes。
• 私有繼承：編譯器將空白基類別子物件大小最佳化為 0，僅保留 int x（4 bytes）。

應用場景

• 標準庫實作中大量使用（如 std::allocator、std::function、std::tuple 的空白基類別）。
• 自訂政策類別（policy classes）作為模板參數繼承，獲得零開銷抽象。

注意

• EBO 僅對直接繼承的空白基類別生效，多重繼承多個空白基類別各自佔 0 大小，但最多只能有一個同型別空白基類別（否則位址衝突）。
• 虛擬繼承空白基類別通常不觸發 EBO（需虛擬基類別表指標）。