POD全程Plain Old Data。C++11将POD划分为两个基本概念的集合,即:平凡的(trivial)和标准布局的(standard layout)。
平凡的类或者结构体应该符合以下定义:
1)拥有平凡的默认构造函数和析构函数
平凡的构造函数和析构函数的意思是函数什么都不做。通常情况下,不定义构造函数编译期会生成一个平凡的默认构造函数。而一旦定义了构造函数,即使函数不包含参数,函数体没有代码,那么该构造函数也不再是”平凡“的。但可以通过”=default“关键字显示声明缺省版本的构造函数,使得类型”平凡化“
2)拥有平凡的拷贝构造函数和移动构造函数。平凡的拷贝构造函数等同于使用memcpy进行类型的构造。同样可以使用”=default“声明默认拷贝构造函数。平凡移动构造函数和拷贝构造函数类似,用于移动语义
3)拥有平凡的拷贝赋值运算符和移动赋值运算符
4)不能包含虚函数和虚基类
C++11中可以通过类模板进行判断
template <typename T> struct std::istrivial;
以下是个例子
#include <type_traits>
using namespace std;
struct Trivial1 {};
struct Trivial2 {
public:
int a;
private:
int b;
};
struct Trivial3 {
Trivial1 a;
Trivial2 b;
};
struct Trivial4 {
Trivial2 a[23];
};
struct Trivial5 {
int x;
static int y;
};
struct NonTrivial1 {
NonTrivial1() : z(42) {}
int z;
};
struct NonTrivial2 {
NonTrivial2();
int w;
};
NonTrivial2 :: NonTrivial2() = default;
struct NonTrivial3 {
Trivial5 c;
virtual void f();
};
int main(){
cout << is_trivial<Trivial1>::value << endl;
cout << is_trivial<Trivial2>::value << endl;
cout << is_trivial<Trivial3>::value << endl;
cout << is_trivial<Trivial4>::value << endl;
cout << is_trivial<Trivial5>::value << endl;
cout << is_trivial<NonTrivial1>::value << endl;
cout << is_trivial<NonTrivial2>::value << endl;
cout << is_trivial<NonTrivial3>::value << endl;
return 0;
}
POD的另个概念是标准布局。标准布局的类或结构体应该符合以下定义:
1)所有非静态成员有相同的访问权限。如下
struct {
public:
int a;
private:
int b;
};
成员a和b不同的访问权限,因此该匿名结构不是标准布局。去掉private,则是标准布局。
2)在类或者结构体集成时,满足下列情况之一:
- 派生类中有费静态成员,且只有一个仅包含静态成员的基类。
- 基类有非静态成员,派生类中没有非静态成员
这样的类或者结构体,也是标准布局
3)类中第一个非静态成员的类型与其基类不同。这个比较特殊,但是硬记
4)没有虚函数和虚基类
5)所有非静态数据成员均符合标准布局类型,其基类也符合标准布局
在C++11中,也可以用模板类来判断类型是否是一个标准布局的类型
template <typename T> struct std::is_standard_layout;
下面是一个例子
struct SLayout1 {};
struct SLayout2 {
private:
int x;
int y;
};
struct SLayout3 : SLayout1 {
int x;
int y;
void f();
};
struct SLayout4 : SLayout1 {
int x;
SLayout1 y;
};
struct SLayout5 : SLayout1, SLayout2 {};
struct SLayout6 { static int y; };
struct SLayout7 : SLayout6 { int x; };
struct NonSLayout1 : SLayout1 {
SLayout1 x;
int i;
};
struct NonSLayout2 : SLayout2 {
int z;
};
struct NonSLayout3 : NonSLayout2 {};
struct NonSLayout4 {
public:
int x;
private:
int y;
};
int main(){
cout << is_standard_layout<SLayout1>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout2>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout3>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout4>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout5>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout6>::value << endl;
cout << is_standard_layout<SLayout7>::value << endl;
cout << is_standard_layout<NonSLayout1>::value << endl;
cout << is_standard_layout<NonSLayout2>::value << endl;
cout << is_standard_layout<NonSLayout3>::value << endl;
cout << is_standard_layout<NonSLayout4>::value << endl;
return 0;
}
回到POD,POD需要满足平凡和标准布局两个方面。在C++11中可以通过
template <typename T> struct std::is_pod;
使用POD类型的好处包括:
- 字节赋值,代码中我可以安全地使用memset和memcpy对POD类型进行初始化和拷贝等操作
- 提供对C内存布局兼容。C++程序可以与C函数进行相互操作
- 保证了静态初始化的安全有效。静态初始化在很多时候能提高程序的性能,而POD累心的对象初始化往往更加简单。(静态初始化:指的是在编译时期就讲某一些对象进行了初始化;动态初始化:运行的时候才去进行初始化)