空对象优化（Empty Base Optimization，简称 EBO）是 C++ 编译器的一种 优化技术，用于消除空类作为基类时占用的内存空间，从而避免浪费空间、提升结构体或类的存储效率。
1 什么是“空对象”？
一个**空类（empty class）**是指：
class Empty {};
它没有任何数据成员（包括虚函数、虚继承等），仅有默认的构造/析构函数。根据 C++ 的标准：
每个对象都必须具有唯一的地址，即使它不包含任何数据。
所以如果你直接定义：
Empty e1, e2;
编译器仍然会让 sizeof(Empty) >= 1，通常为 1 字节，以保证地址唯一性。
2 空对象优化（EBO）原理
空类作为基类时，如果派生类没有其它成员使用其地址，那么可以省略它占用的空间。
示例：空对象优化前后对比
// 不继承空类：直接成员，浪费空间
class Empty {};
struct NotOptimized {
int x;
Empty e;
};
// 使用继承：可以应用 EBO
struct Optimized : Empty {
int x;
};
对比 sizeof：
std::cout << sizeof(NotOptimized) << "\n"; // 可能是 8（int + 空类占1 + padding）
std::cout << sizeof(Optimized) << "\n"; // 通常是 4（只包含 int）
结果说明：
NotOptimized：包含一个Empty成员，因此占用额外空间；Optimized：Empty作为基类，如果没有虚函数/虚继承，编译器可以完全消除其空间。
3 EBO 的典型应用场景
标准库容器优化
STL 中 std::function、std::tuple、std::optional 等结构都大量使用了 EBO。
template<typename T, typename Deleter = std::default_delete<T>>
class unique_ptr {
T* ptr;
Deleter deleter; // 如果 Deleter 是空类，会占额外空间
};
如果不优化，unique_ptr<int, EmptyDeleter> 也会占两个指针大小（ptr + deleter），但 EBO 可以优化掉 deleter 空类的空间占用。
函数对象封装/策略模式
template<typename F>
struct FuncWrapper : F {
void operator()() { F::operator()(); }
};
如果 F 是空类，比如一个无状态 lambda 或策略类，EBO 可以让 FuncWrapper 大小为 1 或 0 字节。
4 EBO 的限制
有虚函数或虚继承
struct Base {
virtual void f() {}
};
- 虚表指针会阻止 EBO。
多个相同空基类
struct A {};
struct B1 : A {};
struct B2 : A {}; // 编译器不能合并两个 A 的地址
struct C : B1, B2 {};
C++ 要保证每个 A 的子对象地址不同，因此不能优化掉两个 A。
5 C++20 的 [[no_unique_address]]
为了手动控制 EBO，C++20 引入了 [[no_unique_address]] 属性：
template<typename T, typename Deleter>
struct SmartPtr {
T* ptr;
[[no_unique_address]] Deleter deleter; // 允许优化
};
- 即使
Deleter是空类，编译器也不会强行分配空间； - 可应用于非基类成员（突破传统 EBO 只能作用于基类的限制）；
- 可读性和语义性更好。
总结
| 项目 | 是否允许空对象优化 |
|---|---|
| 空类作为成员 | ❌ 不允许，至少占 1 字节 |
| 空类作为非虚基类 | ✅ 可以优化掉空间 |
| 空类有虚函数/虚继承 | ❌ 无法优化（有 vptr） |
| 多继承多个相同空基类 | ❌ 需保留唯一地址，不能优化 |
C++20 [[no_unique_address]] | ✅ 可以显式允许成员优化 |
