普通布局 vs. 標准布局 vs. POD

Question

通俗地說，平凡類型、標准布局類型和 POD 之間有什么區別？

具體來說，我想確定new T是否與new T()對於任何模板參數T 。 我應該選擇is_trivial 、 is_standard_layout和is_pod哪一個類型特征？

（作為一個附帶問題，可以在沒有編譯器魔法的情況下實現這些類型特征中的任何一個嗎？）

Answer 1

我不認為它可以用真正外行的術語來完成，至少沒有很多額外的解釋。 一個重點是靜態與動態初始化，但向外行解釋這本身就是幾頁......

POD 是在 C++98 中（錯誤）定義的。 確實涉及兩個獨立的意圖，都沒有很好地表達：1）如果您在 C++ 中編譯 C 結構聲明，您得到的應該與您在 C 中擁有的相同。2）POD 只需要/使用靜態（非動態）初始化。

C++0x/11（幾乎）完全放棄了“POD”名稱，轉而支持“平凡”和“標准布局”。 標准布局旨在捕捉第一個意圖——創建與您在 C 中獲得的布局相同的內容。瑣碎旨在捕捉對靜態初始化的支持。

由於new T與new T()處理初始化，您可能需要is_trivial 。

我不確定是否需要編譯器魔法。 我的直接反應可能是肯定的，但知道人們用 TMP 做過的一些事情，我很難確定有人也不能這樣做......

編輯：例如，也許最好只引用 N3290 的示例：

struct N { // neither trivial nor standard-layout
   int i;
   int j;
    virtual ~N();
};

struct T { // trivial but not standard-layout
    int i;
private:
    int j;
};

struct SL { // standard-layout but not trivial
    int i;
    int j;
    ~SL();
};

struct POD { // both trivial and standard-layout
    int i;
    int j;
};

毫無疑問，您可以猜到， POD也是一個 POD 結構。

Answer 2

對於 POD 類型new T()是值初始化（將對所有成員進行值初始化），而new T不會初始化成員（默認初始化）。 有關不同形式的初始化之間的差異， 請參閱此問題。 底線：你需要is_pod 。

Answer 3

布局是類、結構或聯合對象的成員在內存中的排列方式。 這可能是連續的或不連續的。通常語言指定布局，但如果有像虛函數、虛擬基類等的東西，那么編譯器可以自由選擇布局，這可能不是連續的。 這導致了幾個問題，我們無法適當地序列化對象或傳遞給用其他語言（如 C）或函數（如 memcopy）編寫的程序，因為我們無法可靠地復制數據，因為它不在連續位置。

為了使編譯器和c++程序能夠支持上述操作，c++為簡單結構和類引入了3個類別。

瑣碎的

如果類或結構遵循以下規則，則它是微不足道的：

• 沒有虛函數或虛基類
• 沒有用戶定義的構造函數/運算符/析構函數
• 基類應該是微不足道的
• 所有的班級成員都應該是平凡的

如果一個類是微不足道的，那么它的布局是連續的，但可能會有相應的填充，編譯器可以自由選擇布局中成員的順序。 因此，即使我們可以對對象進行內存復制，但如果我們將該對象復制到 C 程序中，也是不可靠的。我們可以在同一個類中使用不同的訪問說明符，如果使用參數化構造函數，顯然我們必須指定默認構造函數。 但是如果你想讓這個類保持簡單，那么你應該明確地將構造函數設為默認值。構造函數應該是公共的。

標准布局

• 沒有虛函數和虛基類
• 所有非靜態成員都應該具有相同的訪問說明符
• 所有非靜態成員都應該是標准布局
• 所有基類都應該是標准布局
• 基類的所有成員都應該是靜態的
• 基類和類的第一個非靜態成員的類型不應相同

標准布局定義明確，可以可靠地進行內存復制並適當地傳遞給 C 程序。 此外，標准布局函數可以具有用戶定義的特殊成員函數，如構造函數和析構函數。

POD（普通舊數據）

如果一個類或結構既是平凡的又是標准的布局，那么它被稱為 POD。每個成員都按照聲明對象時指定的順序存儲。 POD 類應該具有 POD 非靜態數據成員。POD 類可以可靠地復制或傳遞給 C 程序。

C++ 程序的類是平凡的、標准的布局，因此是 POD。

#include<iostream>
#include<type_traits>
class xyz
{
public:
    int a;
    int b;
    xyz() = default;
    xyz(int x, int y) :a(x), b(y) {}
};
int main() {
    std::cout << std::is_trivial<xyz>() << std::endl;//true
    std::cout << std::is_standard_layout<xyz>() << std::endl;//true
    std::cout << std::is_pod<xyz>() << std::endl;//true
}

文字類型

對於文字類型，可以在編譯時確定布局。文字類型的示例是 void、標量類型（例如 int 、 float 等）、引用、void 數組、標量類型或引用以及具有簡單析構函數的類，以及一個或多個不是移動或復制構造函數的 constexpr 構造函數。 此外，它的所有非靜態數據成員和基類必須是文字類型而不是 volatile