C++空基类多继承在不同编译器的优化

空基类的理解

一、空基类的要素

1、类中不包含虚函数，只能有非虚函数和静态函数；
2、类中不存在任何非静态变量（可以有静态变量，静态变量内存不计入到类中）；
3、如果该类继承了其他类，那么继承方式不可以是虚继承，且基类要满足条件1、2.

二、sizeof(空类)!=0的必要性

**在C++中，每个对象至少要占用一个自己字节。**假设存在一个对象，占用字节为0，那么对该对象的访问与C++的底层逻辑是有冲突的，没有内存，何来地址，也必然无法访问。
因此，空基类的默认大小为1。

三、空基类的优化问题

在不同的编译器中对于空基类存在不同的优化方式，其主要表现在继承方式。
本文章主要讨论MSVC编译器、G++编译器（MinGw）。

#include <iostream>

#pragma pack(1)
class A1 {};
class A2 {};
class A3 {};
class A4 {};
class B1 { int a; };
class B2 { int a; };
class B3 { int a; };

class C1 : public A1, B1{};
class C2 : public A1, A2, B1{};
class C3 : public A1, B1, A2{};
class C4 : public A1, A2, B1, A3{};
class C5 : public A1,A2,B1,A3,A4{};
#pragma pack()
int main(void)
{
    std::cout << sizeof(A1) << std::endl;
    std::cout << sizeof(B1) << std::endl;
    std::cout << sizeof(C1) << std::endl;
    std::cout << sizeof(C2) << std::endl;
    std::cout << sizeof(C3) << std::endl;
    std::cout << sizeof(C4) << std::endl;
    std::cout << sizeof(C5) << std::endl;
    return 0;
}

如上图代码所示，A相关类都是空基类，B相关类存在四字节内存。此处使用了“#pragma pack(1)"设置1字节对齐，为了使结果更明显。
MSVC编译器运行结果：

G++编译器运行结果：

通过相同代码在不同编译器的基础上编译运行的结果，可以得出一个结论：
在G++（MinGw）编译器中，编译器会对被继承的空基类进行优化，即所有被继承的空基类，在派生类中表现大小为0.

在MSVC编译器中，编译器会对单个被继承的空基类进行优化，单个空基类大小表现为0；而当继承多个“连续 ”的空基类时，第一个空基类表现为0，后续表现为1。
MSVC下类C内存分布主要为：
C1 = 0+4；
C2 = 0+1+4；
C3 = 0+4+0;
C4 = 0+1+4+0;
C5 = 0+1+4+0+1;

当然MSVC中针对多继承空基类优化的原理暂时还没清楚，目前的规律是这样，后面了解后再进行补充。

以下为参考内容：---------------------------------------------------------------------------------------------------------
EBO 在 C++ 中代表 “Empty Base Optimization”（空基类优化）。这是一种优化技术，允许编译器在特定条件下减少由于继承空基类（即没有数据成员的类）而可能产生的内存开销。

在 C++ 中，类可以用来定义数据结构和行为，但并不是所有的类都包含数据。有时，开发者会定义空的基类来利用多态、接口定义或是特征标记等特性。按照一般的对象布局规则，即使是空的基类也会占用一定的空间（通常是为了保持对象的唯一地址），这可能导致继承自空基类的派生类对象比预期的更大。

为了解决这个问题，C++ 标准允许编译器实施空基类优化，当一个类继承自一个或多个空基类时，编译器可以选择不为这些空基类分配额外的内存空间。这意味着，如果你有一个空的基类和一个从该基类继承的派生类，派生类的实例可能不会因为继承空基类而增加任何额外的内存开销。

EBO 的条件和限制标准兼容性：

·EBO 是由 C++ 标准允许的优化，但不是所有的编译器都实现了这一优化。大多数现代 C++ 编译器（如 GCC 和 Clang）都支持 EBO。

多重继承：在多重继承的情况下，编译器也可以应用 EBO，但具体的优化效果可能会因编译器的不同而有所差异。

非空基类：如果基类包含至少一个数据成员，那么它就不是空的，EBO 就不会应用于这种情况。

虚拟继承：虚拟继承引入了额外的复杂性，可能会影响 EBO 的应用。

考虑以下代码示例：

class EmptyBase {};
class Derived : public EmptyBase {    
	int value;
	};
int main() 
{
    std::cout << "Size of EmptyBase: " << sizeof(EmptyBase) << std::endl;    
    std::cout << "Size of Derived: " << sizeof(Derived) << std::endl;    
    return 0;
}

在没有 EBO 的情况下，Derived 类的大小可能大于 int 类型的大小。但是，如果编译器应用了 EBO，Derived 类的大小将仅由其非静态数据成员（在这个例子中是一个 int 类型的成员）决定，因此 Derived 的大小可能与一个单独的 int 类型相同。

详情可参照：cppreference