C/C++编程:POD类型
概叙
很久之前,C语言统一了江湖,几乎所有的系统底层都是用C写的,当时定义大的基本数据类型类型有 int、char、float 等整数类型、浮点类型、枚举、void、指针、数组、结构等等。然后只要碰到一串0101011100之类的数据,编译器就可以正确的把它解析出来
C++诞生之后,出现了继承、派生这样的概念,于是就诞生了一些新的数据结构,比如派生类,但是C语言中并没有派生的概念,遇到这样的数据编译器就不认识了。可是我们的计算机世界里,主要的系统还是用 C 写的,为了和旧的C数据相兼容,C++就提出了POD数据结构到概念
POD,是Plain Old Data的缩写,普通的旧数据类型(比如 int、float 等都是 POD 类型的。),是C++11中的一种数据类型概念
- Plain 代表它是一个普通类型
- Old 代表它是旧的,与几十年前的 C 语言兼容
POD类型可以与C编程语言中使用的类型兼容。这就意味着,POD数据类型可以使用C库函数进行操作,也可以使用std::malloc创建,可以使用std::memmove等进行复制,也可以使用C语言库(比如memcpy、API:memmove等)直接进行二进制形式的数据交换
- 两个系统进行交换数据,如果没有办法对数据进行语义检查和解释,那么就只能以非常底层的数据形式进行交互。而拥有POD特征的类或者结构体通过二进制拷贝后一九能保持数据结构不变
- 也就是说,能用 C 的 memcpy() 等函数进行操作的类、结构体就是 POD 类型的数据。
请注意,C++标准没有使用此名称定义命名的要求或者概念,这是由核心语言定义的类型类别。它被包括在这里作为概念,只是为了一致性
基本上谈到这个概念,一般都是说某某 class、struct、union 是不是 POD 类型的。
为什么要引入POD
也就是说POD有什么好处:
- 字节赋值:代码中可以安全的使用memset、memcpy对POD类型进程初始化和拷贝等操作
- 提供对C内存布局兼容。C++程序可以和C函数进行相互操作,因为POD类型的数据在C和C++间的操作总是安全的
- 保证了静态初始化的安全有效。静态初始化在很多时候能够提高程序的性能,而POD类型的对象初始化往往更加简单(比如放入模板文件的.bss段,在初始化中直接被赋0)
POD的特征
是是不是POD类型,可以用is_pod<T>::value
判断。那么什么样的类、结构体是拥有POD特性的呢?要求由两个:
- 能平凡(trival)就平凡
- 布局要有序(标准布局)
标准布局中强调了类型的数据在排布上是简单的,比如可以通过memcpy拷贝的简单类型。而平凡的则强调了类型没有复杂的构造、析构或者多态等看起来“不平凡”的行为。
能平凡就平凡
trival(平凡)是个概念,对于类或者结构体,满足以下条件即可:
- 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“
- 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。
- 同平凡的默认构造函数一样,不声明拷贝构造函数的话,编译器就会自动生成
- 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
- 拥有平凡的拷贝赋值运算符和移动赋值运算符
- 同时
- 不能包含虚函数和虚基类
换句话说,平凡的类或者结构体:
- 不能写构造/析构函数、拷贝/移动构造函数、拷贝/移动运算符(因为C语言中没有这些东西),而是用编译器自动为我们生成,那这个数据就是“平凡的”。非要写的话,用 C++ 11 的 default 关键字。。
- 不能有虚函数和 虚基类。
C++11中可以通过类模板进行判断是不是平凡类型
template <typename T> struct std::istrivial;
我们来看两个例子:
#include <iostream>
#include <vector>class A{A(){} // 自定义的构造函数, 不是编译器默认提供的===》 不平凡,非POD类
};
class B{};
class C{C() = default;
};
struct D {virtual void foo(); //Flase
};int main()
{std::cout << std::is_trivial<A>::value << "\t";std::cout << std::is_trivial<B>::value << "\t";std::cout << std::is_trivial<C>::value << "\t";
}
例子2:
#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;
}
标准布局
除了平凡之外,还对布局有要求。为了便于理解讲述,我们把非静态数据称为普通数据。
- 普通成员(即非静态数据)拥有相同的访问级别。例如下面的类,因为 a 和 b 的访问级别不一样,所以布局无序,自然就不是 POD 类型的数据。当然,如果 b 写成 static int b,例子中的 A 类就是 POD 类型的了。所以一定要看清每个字,是“普通成员”哦。
struct A { //访问级别不一样,所以不是POD类型int m1;
private:int m2;
};
- 只要有父类,普通成员只能在其中一个类中,不可分散。 因为 C 没有继承的概念,所以就别把普通成员在两个类中都写,写在一个类中就像 C 的风格了。如下图的代码,从 A 的角度看上边没有父类,就按上文的规则去判断是否是 POD 类型。从 A1 的角度看上边有个父类,这个时候就要看父子两个是否都有普通成员了,都有的话肯定不行,只能其中一个有。
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;
#include <iostream>
#include <type_traits>struct A {int m1;
};class A1 :public A{int a1; // flase:类不能分散
};int main()
{std::cout << std::boolalpha;std::cout << std::is_pod<A>::value << '\n';std::cout << std::is_pod<A1>::value << '\n';
}
- 第一个成员必须是自己的?????
#include <iostream>
#include <type_traits>struct A1 {int m1;
};class A2 :public A1{A1 a; // 第一个必须是A1的数据成员int a1;
};int main() {std::cout << std::boolalpha;std::cout << std::is_pod<A1>::value << '\n';std::cout << std::is_pod<A2>::value << '\n';
}
总结:标准布局必须满足如下条件
所有非静态成员有相同的访问权限。
在类或者结构体集成时,满足下列情况之一:
- 派生类中有非静态成员,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
struct B1{static int a;}
struct D1 : B1 {int d;} // 标准布局struct B2 {int a;}
struct D2 : B2 {static int a;} // 标准布局struct D2 : B2 , B1 {static int d;} // 标准布局
struct D4 : B2{int d;} // 非标准布局
struct D5 : B2, D1 {};
从上可以看出, 非静态成员只要同时出现在派生类和基类间,其即不属于标准局部。而多重继承也会导致类型布局的一些变化,所以一旦非静态成员出现在多个基类中,派生类也不属于标准布局
- 类中第一个非静态成员的类型与其基类不同。
也就是说,用于形如:
struct A : B{ B b;}
这里A类型不是一个标准布局的类型,因为第一个非静态成员变量b的类型跟A所继承的类型B相同。而:
struct C : B{int a; B b}
是一个标准局部的类型
这条规则是基于C++中运行优化不包含你成员的基类而产生的, 我们来看个例子:
#include <iostream>
using namespace std;struct B1{};
struct B2{};struct D1 : B1{B1 b; // 第一个非静态变量与基类相同int i;
};struct D2 : B1{B2 b;int i;
};int main(){D1 d1;D2 d2;cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d1) << "\n";cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d1.b) << "\n";cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d1.i) << "\n";cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d2) << "\n";cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d2.b) << "\n";cout << hex << reinterpret_cast<long long>(&d2.i) << "\n";
}
上面例子中,直观的看,D1和D2应该是布局相同的,也就是说,可以用memcpy这样的函数在这两种类型间进行拷贝。实际上不是这样。我们打印出地址,观察到, 对于d2,它和它的成员共享了一个地址。而对于d1却没有出现类似的情况。
实际上,在C++标准中,如果基类没有成员,标准允许派生类的第一个成员与基类共享地址。因为派生类是“堆叠”在基类上的,所以这样的地址共享,表明了基类并没有占据任何的实际空间(可以节省一点数据)。但是如果派生类的第一个成员仍然是基类,编译器会为基类分配1字节的空间(因为C++要求类型相同的对象地址不同),从而导致D1和D2这两种类型的“布局”不同:
所以在标准布局的解释中,C++11强制要求派生类的第一个非静态成员的类型必须不同于基类。
- 没有虚函数和虚基类
- 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,我们可以使用模板类template<typename T> struct std::is_standard_layout
来判断类型是否是一个标准布局的类型:
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; }; // 标准局部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;
}
如何使用 POD 类型的数据?
具有 POD 性质的数据可以使用 C 语言中的 memcpy() 等底层函数,我们来看看怎么用。
https://blog.csdn.net/kongkongkkk/article/details/77414410
https://zhuanlan.zhihu.com/p/45545035
https://www.jianshu.com/p/191f713587cf
C/C++编程:POD类型相关推荐
- 【C/C++ POD 类型】深度解析C++中的POD类型:从理论基础到项目实践
深度解析C++中的POD类型:从理论基础到项目实践 1. C++中的POD类型(Plain Old Data) 1.1 POD类型的定义和特性 Trivial类型 Standard layout类型 ...
- C ++中的POD类型是什么?
我有几次遇到这个术语POD型. 这是什么意思? #1楼 POD代表普通旧数据 - 即没有构造函数,析构函数和虚拟成员函数的类(无论是使用关键字struct还是关键字class ). 维基百科关于POD ...
- C++ trivial和non-trivial构造函数及POD类型(转)
原博客地址http://blog.csdn.net/a627088424/article/details/48595525 最近正纠结这个问题就转过来了,做了点补充(参考<深度探索C++对象模型 ...
- C++11 POD类型
POD,全称plain old data,plain代表它是一个普通类型,old代表它可以与c兼容,可以使用比如memcpy()这类c中最原始函数进行操作.C++11中把POD分为了两个基本概念的集合 ...
- c++中的pod类型
最早看到POD(plain old data)类型,是在imperfect c++里.我觉得这是一本把我带到c++世界里的一本很重要的书. 书里是这样解释POD的: 1. 所有标量类型(基本类型和 ...
- [ JAVA编程 ] double类型计算精度丢失问题及解决方法
[ JAVA编程 ] double类型计算精度丢失问题及解决方法 参考文章: (1)[ JAVA编程 ] double类型计算精度丢失问题及解决方法 (2)https://www.cnblogs.co ...
- C++11的POD类型
POD类型的定义 必须是平凡的和有标准布局的. 平凡的构造函数与析构函数是默认的,不起任何作用的.如果自定义了,那么需要声明为default类型的. 使用std::is_trivial进行判别. 标准 ...
- C++11 POD 类型
POD(Plain Old Data,普通旧数据)类型是从 C++11 开始引入的概念,Plain 代表一个对象是一个普通类型,Old 代表一个对象可以与 C 兼容.通俗地讲,一个类.结构.共用体对象 ...
- C++11新特性之POD类型
POD(Plain Old Data)是C++中非常重要的一个概念,用来描述一个类型的属性其中Plain表示这个类型是个平凡的类型,Old表示其与C的兼容性.C++11中将POD划分为两个基本概念:平 ...
最新文章
- jenkins maven没有使用全局设置文件地址_持续集成工具Jenkins看这篇就够啦!
- AI驱动的超分辨技术落地实践
- 系统中常用操作基类(SSH项目中)非常非常经典的部分
- GStreamer(一)
- python如何处理视频_OpenCV-Python系列之视频处理入门
- 使用hive完成统计分析功能
- Apache Spark Jobs 性能调优(二)
- css中的一些问题及解决方法
- VS code不用集成终端如何修改并推送分支?
- 信号与系统第四章总结
- .Net平台下安装DotNetBar
- 老毛桃u盘装系统linux,分享老毛桃u盘装系统教程
- 优秀网页翻译:将您的 Raspberry Pi 文件系统设为只读 (Raspbian Buster)
- 容器化部署openvpn,访问策略配置
- php error reporting,php error_reporting
- 树莓派机器视觉环境搭建
- Pygame学习笔记 4 —— 时间与运动
- php函数有什么用,有用的的PHP函数
- 单位增益缓冲器的反馈路径中电阻的作用是什么?
- cocos2dx不同版本间的变化
热门文章
- mysql dbms output_dbms_output.put_line使用方法 | 学步园
- JavaScript getElementsByTagName()方法介绍
- 0基础学Mysql:mysql入门视频教程!
- 计算机网络国培总结,信息技术国培学习心得体会
- 真正的CTO,是一个懂产品的技术人
- html+css小名片代码
- 怎样把你的肾补起来!(原来我有黑眼圈,皮肤发黄时肾不好啊)!!世界上唯一有能力让时间扭转、青春永在的最强有力的器官,就是肾脏。...
- 【HMS Core】定位地图服务常见问题,穿戴设备支持、比例尺支持、在非华为手机上逆地理编码的支持?
- oracle seq nextval,Oracle 中select XX_id_seq.nextval from dual 什么意思呢?
- chm文件打开空白无内容的解决办法