如何使 STL 与一种类型的“空结构”配对只占用另一种类型的空间？答案

【问题标题】：How to make STL pair with one type an "empty struct" only take up the space of the other type?如何使 STL 与一种类型的“空结构”配对只占用另一种类型的空间？
【发布时间】：2012-12-04 17:04:49
【问题描述】：

我正在处理需要键和值类型的模板化键/值存储类，并将它们在内部存储为std::pair。然而，我发现了一个我只想存储一个键并且仍然利用这个类的索引的情况。我需要完全重构这个东西以只处理一个键而不是键/值对（或浪费大量空间），所以我想知道是否有办法让 std::pair 对象采用空结构（或其他），并且只占用与配对中其他类型相同的空间。

我试过了：

struct EmptyStruct
{
};

然后运行这个：

typedef std::pair<int, EmptyStruct> TestPair;
std::cout << sizeof(TestPair) << " vs " << sizeof(int) << "\n";

但是得到了这个输出：

8 vs 4

在 VC++ 2012 中的“发布”模式下启用优化，包括 /O1“最小化大小”。

有没有办法让结构在 std::pair 的上下文中被视为“无大小”？

【问题讨论】：

您也可以从相反的方向解决这个问题，将存储类分解并提供两个接口，一个带有 (key,value)，另一个只带有 (key)。这是标准库实现中的常用方法，其中std::map 和std::set 使用相同的底层平衡树实现，每个都有不同的value_type 和比较器。
请注意，“最小化大小”不会改变对象的大小，它只会影响生成的代码的大小。类型内部的空间优化必须在库级别完成。
正如我在 ChrisW 的回答中提到的，您可以尝试改用 std::tuple，这样可以删除空类型所需的空间。不过，这取决于实施的质量。因为 VS2012 没有正式的可变参数模板（但请查看 Nov 2012 CTP！），它的 std::tuple 实现已经投入了大量资金。

标签： c++ data-structures

【解决方案1】：

std::pair 无法做到这一点，而 Boost compressed_pair 则无法做到这一点。

在您着手编写自己的完全符合压缩的pair 模板之前，请注意这比看起来更难。

【讨论】：

您的链接似乎已损坏。

【解决方案2】：

有没有办法让结构在 std::pair 的上下文中被视为“无大小”？

否：因为一个类的单独实例必须具有不同/可区分的地址......所以有一个最小（非零）大小。

【讨论】：

这是 true，但我将问题解读为“std::pair/std::tuple 的实现是否不会为空类类型提供任何开销？”我认为答案是肯定的。使用空基优化，应该可以这样做（我记得 Howard Hinnant 给出了一个演示实现，IIRC。）
@GManNickG AFAIK libstdcpp 为tuple 执行空对象优化，但我从未见过它配对。
@GManNickG：有趣的是你提出了std::tuple，在这种情况下，标准允许（IIRC）这种优化，但在std::pair的情况下，这不是一个选项。
@pmr（和大卫）：呃，对。我说std::pair 会这样做有点傻，不是吗？ :)
供参考，this is what I was referring to when I mentioned the EBO for tuple。 @pmr：是的，需要某种程度的间接性。但是std::pair::first 和std::pair::second 直接引用成员，所以空类必须存在于某处（占用空间）。

【解决方案3】：

std::pair 无法做到这一点，但创建自己的结构相当容易 - compressed_pair 这样做：如果任一类型为空，只需专门化模板以仅容纳一个成员。

有一个库——SeqAn——它有such a type。

【讨论】：

【解决方案4】：

如果第二种类型是EmptyStruct，您可以专门化pair 以不实际存储价值

【讨论】：