详解C++中普通旧数据(POD)的使用

前言

在开发C++的时候，使用对象是绕不开的话题。很多时候我们关注点都在对象的“高级语义”上，比如“运行时多态”，用户自定义的拷贝语义等。想象这样一种场景，给你一个含有100个对象的数组让你拷贝一份副本，正常的操作肯定是调用100次拷贝构造，但是你有没有想过一种方法，可以像拷贝char型数组那样使用内存拷贝呢？没错，这就是我们今天要讲的“普通旧数据”，简称POD。

一、什么是普通旧数据

普通旧数据就是内存中的连续字节序列，是能够被“仅当作数据”处理的对象，程序员无须顾及类布局的复杂性以及用户自定义的构造、拷贝和移动语义。

二、使用步骤

当然，不是所有的对象都满足作为普通旧数据的条件，接下来我们就具体分析下，作为普通旧数据需要满足哪些条件。先举个例子：

//普通旧数据
    struct SO { };// 是 POD
    struct S1 { int a; };// 是 POD
    struct S2 { int a; S2(int aa) : a(aa) { } };//不是 POD （不是默认构造函数）
    struct S3 { int a; S3(int aa) : a(aa) { } S3() {} };//是 POD （用户自定义的默认构造函数）
    struct S4 { int a; S4(int aa) : a(aa) { } S4() = default; };//是 POD
    struct S5 { virtual void f(); /* ... */ };//不是 POD （含有一个虚函数）
    struct S6 : S1 { };// 是 POD
    struct S7 : SO { int b; };// 是 POD
    struct S8 : S1 { int b; };//不 是 POD （数据既属于S1也属于S8)
    struct S9 : SO, S1 {};// 是 POD

上面的例子几乎涵盖了普通旧数据能遇到的所有场景。然而我们如果想把某个对象“仅当作数据”处理（当作POD)，则要求该对象必须满足下述条件：

1.不具有复杂的布局,比如含有虚函数。

2.不具有非标准（用户自定义的）拷贝语义。

3.含有一个最普通的默认构造函数。

这里的含有一个最普通的构造函数是指“必要条件”，同时你也可以自定义一个构造函数。

显然，我们在定义POD时必须非常谨慎，从而确保在不破坏任何语言规则的前提下使用这些优化措施。正式的规定是(§iso.3.9,§iso.9):POD必须是属于下列类型的对象：

1.标准布局类型(standard layout type)

2.平凡可拷贝类型(trivially copyable type)

3.具有平凡默认构造函数的类型

一个与之有关的概念是平凡类型(trivial type)，它具有以下属性：

1.一个平凡默认构造函数

2.平凡拷贝和移动操作

通俗地说，当一个默认构造函数无须执行任何实际操作时（如果需要定义一个默认构造函数，使用＝default,保持默认行为），那么他就是平凡构造函数。

那么，什么样的布局是标准布局呢？考虑以下几种情形不满足标准布局的要求：

1.含有一个非标准布局的非static成员或基类；

2.包含virtual函数

3.包含virtual基类

4.含有引用类型

5.其中的非静态数据成员有多种访问修饰符

6.阻止了重要的布局优化：在多个基类中都含有非static数据成员，或者在派生类和基类中都含有非static数据成员，或者基类类型与第一个非static数据成员的类型相同。

基本上，标准布局类型是指与C语言的布局兼容的类型，并且应该能被常规的C++应用程序二进制接口(ABI)处理。

除非在类型内部含有非平凡的拷贝操作、移动操作或者析构函数，否则该类型就是平凡可拷贝的类型。通俗地说，如果一个拷贝操作能被实现成逐位拷贝的形式，则它是平凡的。那么，哪些情形下让拷贝、移动和析构函数变得不平凡呢？

1.这些操作是用户定义的。

2.这些操作所属的类含有virtual函数。

3.这些操作所属的类含有virtual基类。

4.这些操作所属的类含有非平凡的基类或者成员。

内置类型的变量都是平凡可拷贝的，且拥有标准布局。同样，由平凡可拷贝对象组成的数组是平凡可拷贝的，由标准布局对象组成的数组拥有标准布局。

三、其他方法

说了那么多概念，感觉人都疯了，想要记住这些概念真的是不容易。好在C++标准库帮我们实现了一个类型属性谓词is_pod。有了这个东西，我还记那些繁琐的规则干什么呢？下面是使用方法，特别简单。

std::is_pod<T> //T 是POD吗，是或不是

std::cout << std::is_pod<int>::value << std::endl; //value is bool

//示例
template<typename T>
void my_copy(T *to, const T *from, int count) {
    if (is_pod<T>::value)
        memcpy(to, from, count*sizeof(T));
    else
        for (int i = 0; i < count; ++i) {
            to[i] = from[i];
        }
}

总结

1.规则相当复杂，但是努力还是记得住的。

2.不需要记复杂的规则，直接使用is_pod

3.如果你确实对C++语言的深层次内容有非常浓厚的兴趣，不妨花点时间研究一下C++标准中对布局和平凡性概念的规定(§iso.3.9,§iso.9)

到此这篇关于详解C++中普通旧数据(POD)的使用的文章就介绍到这了,更多相关C++普通旧数据内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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