POD 类型

  • 简单理解：可以直接进行 memcpy 的数据类型，像 int、float、double

C++ 中出现了继承、派生的概念，而 C 语言中则没有，为了和旧的 C 数据兼容，在 C++ 中就提出了 POD 的概念。

POD，Plain Old Data，具有两个性质：平凡（trival）和标准布局（standard layout）

判断是否为 POD 类型：

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template<typename T> struct std::is_pod;

平凡性

平凡性的类或结构体需要满足四点特征：

  1. 平凡的默认构造函数
  2. 平凡的默认拷贝构造和移动构造函数
  3. 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

可以使用如下类模板来判断一个类是否平凡：

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template<typename T>struct std::is_trivial;

class Base
{
public:
	int a;
	int b;
};

void test_Func()
{
	std::cout << std::is_trivial<Base>::value << std::endl;
}
// >> 1

标准布局

判断方法：

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template<typename T> std::is_standard_layout; // #inlcude <type_traits>

同样满足下面条件的类或结构体，是标准布局的

  1. 所有非静态成员的访问权限相同（同为 private、public 或 protected）
  2. 类或结构体的继承中，满足条件之一（继承树中最多只能有一个类有非静态数据成员）
    • 派生类有非静态成员，且只有仅包含静态成员的基类
    • 基类有非静态成员，派生类没有非静态成员
  3. 类中第一个非静态数据成员的类型与基类不同（基于 C++ 中，优化不包含成员的基类产生的）
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    class B1 {};
    class B2 {};
    class D1 : public B1
    {
    B1 b;
    int i;
    };
    class D2 : public B1
    {
    B2 b;
    int i;
    };

    void test_func()
    {
    	std::cout << std::is_trivial<D1>::value << std::endl; // >> 0
    	std::cout << std::is_trivial<D2>::value << std::endl; // >> 1
    }

原因：如果基类没有数据成员，基类不占用空间，C++ 会允许派生类的第一个成员和基类共享地址空间。但是如果派生类的第一个非静态成员类型和基类相同，C++ 会要求相同类型的对象的地址必须不相同，从而使得编译器给基类额外分配一个字节的地址空间。具体的内存布局如下图：

![[Pasted image 20240331181108.png]]
4. 没有虚函数和虚基类
5. 派生类所有非静态成员符合标准布局类型，其父类也符合。

POD 类型的好处

  1. 字节赋值。可以使用 memset 和 memcpy 对 POD 类型初始化和拷贝
  2. 和 C 内存的兼容。POD 类型的数据在 C 与 C++ 之间的操作总是安全的
  3. 保证静态初始化的安全有效。POD 类型的对象初始化往往更简单

对于第三点，具体来说：

  1. 简单：POD 类型对象可以简单使用=来静态初始化，不需要调用构造函数
  2. 安全：POD 类型使用静态初始化是安全的，不会导致未定义行为
  3. 有效：静态初始化可以在编译时完成，不需要运行时额外的初始化操作，提高效率。