空の基本クラスもメンバー変数であるときに、空の基本最適化が禁止されているのはなぜですか？

空のベース最適化は素晴らしいです。ただし、次の制限があります。

同じ基本型の2つの基本サブオブジェクトはオブジェクト表現内で異なるアドレスを持つ必要があるため、空の基本クラスの1つが最初の非静的データメンバーの型の型または基本でもある場合、空の基本最適化は禁止されています。最も派生したタイプの。

この制限を説明するには、次のコードを検討してください。static_assert失敗します。一方、どちらFooかBarを変更するか、代わりにから継承するBase2と、エラーが回避されます。

#include <cstddef>

struct Base  {};
struct Base2 {};

struct Foo : Base {};

struct Bar : Base {
    Foo foo;
};

static_assert(offsetof(Bar,foo)==0,"Error!");

私はこの振る舞いを完全に理解しています。私が理解していないのは、この特定の動作が存在する理由です。見落としではなく明示的な追加であるため、明らかに理由で追加されました。これの根拠は何ですか？

特に、2つの基本サブオブジェクトが異なるアドレスを持つ必要があるのはなぜですか？上記のBarはタイプでfooあり、そのタイプのメンバー変数です。Barの基本クラスがのタイプの基本クラスと関係がある理由foo、またはその逆の理由がわかりません。

実際、私はどちらかと言えば、それを含むインスタンス&fooのアドレスと同じであることを期待しBarます。他の状況で必要になるためです^（1）。結局のところ、私はvirtual継承についてBase2特別なことは何もしていません。基本クラスは関係なく空であり、を使用したコンパイルは、この特定のケースでは何も壊れないことを示しています。

しかし、明らかにこの推論はどういうわけか間違っており、この制限が必要になる他の状況があります。

答えがC ++ 11以降であるとしましょう（私は現在C ++ 17を使用しています）。

_{^{（1）注：EBOはC ++ 11でアップグレードされ、特にに対して必須になりましたStandardLayoutType（ただしBar、上記でははではありませんStandardLayoutType）。}}

わかりました。いつも間違っていたようです。すべての私の例では、ベースオブジェクトのvtableが存在する必要があるため、空のベース最適化を開始できません。これらの例は、一意のアドレスが通常持つのに適している理由のいくつかの興味深い例を示していると思います。

この全体を詳細に検討した結果、最初のメンバーが空の基本クラスと同じ型である場合に、空の基本クラスの最適化を無効にする技術的な理由はありません。これは、現在のC ++オブジェクトモデルのプロパティです。

しかし、C ++ 20では[[no_unique_address]]、非静的データメンバーに一意のアドレスは必要ない場合があることをコンパイラーに伝える新しい属性があります（技術的には、[intro.object] / 7が重複し ている可能性があります）。

これは、（私の強調）

非静的データメンバーは、別の非静的データメンバーのアドレスまたは基本クラスのアドレスを共有できます[...]

したがって、最初のデータメンバーに属性を与えることにより、空の基本クラス最適化を「再アクティブ化」できます[[no_unique_address]]。これ（および私が考えることができる他のすべてのケース）がどのように機能するかを示す例をここに追加しました。

これによる問題の間違った例

空のクラスには仮想メソッドがない可能性があるため、3つ目の例を追加しましょう。

int stupid_method(Base *b) {
  if( dynamic_cast<Foo*>(b) ) return 0;
  if( dynamic_cast<Bar*>(b) ) return 1;
  return 2;
}

Bar b;
stupid_method(&b);  // Would expect 0
stupid_method(&b.foo); //Would expect 1

しかし、最後の2つの呼び出しは同じです。

古い例（空のクラスには仮想メソッドが含まれていない可能性があるため、おそらく質問には答えないでください）

上記のコードで（仮想デストラクタを追加して）次の例を検討してください。

void delBase(Base *b) {
    delete b;
}

Bar *b = new Bar;
delBase(b); // One would expect this to be absolutely fine.
delBase(&b->foo); // Whoaa, we shouldn't delete a member variable.

しかし、コンパイラはこれらの2つのケースをどのように区別すべきですか？

そして、おそらく少し不自然です：

struct Base { 
  virtual void hi() { std::cout << "Hello\n";}
};

struct Foo : Base {
  void hi() override { std::cout << "Guten Tag\n";}
};

struct Bar : Base {
    Foo foo;
};

Bar b;
b.hi() // Hello
b.foo.hi() // Guten Tag
Base *a = &b;
Base *z = &b.foo;
a->hi() // Hello
z->hi() // Guten Tag

しかし、空の基本クラスの最適化があれば、最後の2つは同じです！