如何让模板类嵌套类B根据T是否为void决定成员数量

需求明确：

• 当模板类A的参数T为void时，嵌套类B仅包含size_t sz成员，且sizeof(B)严格等于sizeof(size_t)
• 当T不为void时，B同时包含size_t sz和T类型的成员

已尝试方案的局限 #

1. 位域方案：仅支持整数类型，且无法直接命名T类型成员（命名位域宽度为0会触发编译错误），访问数据不便

static constexpr bool is_void = std::is_same_v<void, T>;
using type = std::conditional_t<is_void, bool, T>;

struct B {
  size_t sz;
  type : (is_void ? 0 : sizeof(type));
  // 命名位域宽度为0会编译失败，无名称则无法正常访问T成员
};

2. 条件继承方案：依赖空基类优化（EBO），虽然可行，但希望用更原生简洁的语法实现

struct empty_class {};
struct container { T t; };

static constexpr bool is_void = std::is_same_v<void, T>;
using base = std::conditional_t<is_void, empty_class, container>;

struct B : base {
  size_t sz;
};

3. 特化A<void>：会导致大量代码冗余，不符合代码复用原则

实现类似std::span内部存储的方案 #

参考std::span中std::__detail::__extent_storage的实现思路，我们可以利用带[[no_unique_address]]属性的条件成员，结合std::conditional和空类型来实现零开销的条件存储：

#include <type_traits>

template<typename T>
class A {
private:
    // 空类型，用于T为void时占位
    struct empty_storage {};
    // 非void时的存储容器
    struct value_storage { T value; };

    using storage_type = std::conditional_t<std::is_same_v<T, void>, empty_storage, value_storage>;

public:
    struct B {
        size_t sz;
        [[no_unique_address]] storage_type storage;

        // 提供统一的访问接口
        template<typename U = T>
        std::enable_if_t<!std::is_same_v<U, void>, T&> get_value() {
            return static_cast<value_storage&>(storage).value;
        }

        template<typename U = T>
        std::enable_if_t<!std::is_same_v<U, void>, const T&> get_value() const {
            return static_cast<const value_storage&>(storage).value;
        }
    };
};

方案说明：

• 当T为void时，storage_type是empty_storage，结合[[no_unique_address]]属性，空类型不会占用额外内存，此时sizeof(B)等于sizeof(size_t)，满足要求
• 当T不为void时，storage_type是value_storage，包含T类型成员，可通过get_value()接口安全访问
• 无需继承，直接利用类成员的条件类型和[[no_unique_address]]实现零开销优化，语法更原生简洁

验证：

static_assert(sizeof(A<void>::B) == sizeof(size_t));
static_assert(sizeof(A<int>::B) == sizeof(size_t) + sizeof(int));

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alexander S