C ++中的POD类型是什么？

我已经多次遇到过这个术语POD类型。
这是什么意思？

POD代表普通旧数据 -即不带构造函数，析构函数和虚拟成员函数的类（无论是使用关键字struct还是使用关键字定义class）。Wikipedia上有关POD的文章更加详细，并将其定义为：

C ++中的Plain Old Data Structure是一个聚合类，它仅包含PODS作为成员，没有用户定义的析构函数，没有用户定义的副本分配运算符，并且没有指针到成员类型的非静态成员。

在C ++ 98/03的答案中可以找到更多详细信息。C ++ 11更改了围绕POD的规则，大大放松了它们，因此需要在此处进行后续解答。

非常非正式地：

POD是一种类型（包括类），在这种类型中，C ++编译器保证结构中不会发生“魔术”现象：例如，指向vtables的隐藏指针，将其转换为其他类型时应用于地址的偏移量（至少是目标的POD），构造函数或析构函数。粗略地说，当类型中的唯一内容是内置类型及其组合时，它就是POD。结果是“类似于” C类型的行为。

非正式地：

• int，char，wchar_t，bool，float，double是豆荚，因为是long/short和signed/unsigned他们的版本。
• 指针（包括指向功能的指针和指向成员的指针）是POD，
• enums 是POD
• 一个const或volatilePOD是POD。
• 一个class，struct或union荚果的是一个POD条件是所有的非静态数据成员是public，它没有基类和没有构造，析构函数，或虚拟方法。在此规则下，静态成员不会阻止某些东西成为POD。此规则在C ++ 11中已更改，并且允许某些私有成员：具有所有私有成员的类可以是POD类吗？
• 维基百科说POD不能具有指针指向成员类型的成员是错误的。或者更确切地说，这对于C ++ 98的措词是正确的，但是TC1明确指出成员指针是POD。

正式（C ++ 03标准）：

3.9（10）： “算术类型（3.9.1），枚举类型，指针类型和指向成员类型的指针（3.9.2）以及这些类型的cv限定版本（3.9.3）统称为调用者标量类型。标量类型，POD结构类型，POD联合类型（第9节），此类类型的数组以及这些类型的cv限定版本（3.9.3）统称为POD类型”

9（4）： “ POD结构是一个聚合类，它没有类型为非POD结构，非POD联合（或此类数组）或引用的非静态数据成员，并且没有用户-类似地，POD-union是一个聚合联合，它不具有非POD-struct，non-POD-union（或此类数组）或引用类型的非静态数据成员，并且没有用户定义的复制运算符，也没有用户定义的析构函数。

8.5.1（1）： “集合是一个数组或类（第9节），没有用户声明的构造函数（12.1），没有私有或受保护的非静态数据成员（第11节），没有基类（第10节）并且没有虚拟功能（10.3）。”

原始数据

总之，它是所有内置的数据类型（例如int，char，float，long，unsigned char，doublePOD的数据，等等）和所有聚集。是的，这是一个递归定义。;）

更清楚地说，POD是我们所谓的“结构”：仅存储数据的一个单元或一组单元。

据我了解，POD（PlainOldData）只是原始数据-它不需要：

• 要建造，
• 被摧毁，
• 具有自定义运算符。
• 不得具有虚拟功能，
• 并且不能覆盖运算符。

如何检查某物是否是POD？好吧，有一个结构叫做std::is_pod：

namespace std {
// Could use is_standard_layout && is_trivial instead of the builtin.
template<typename _Tp>
  struct is_pod
  : public integral_constant<bool, __is_pod(_Tp)>
  { };
}

（来自标题type_traits）

参考：

• http://en.cppreference.com/w/cpp/types/is_pod
• http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_old_data_structure
• http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_Old_C++_Object
• 文件type_traits

POD（普通旧数据）对象具有以下数据类型之一（基本类型，指针，联合，结构，数组或类），而没有构造函数。相反，非POD对象是为其构造函数的对象。POD对象在获得具有适合其类型的大小的存储空间时开始其生存期，而当该对象的存储空间被重新使用或释放​​时，其生存期结束。

PlainOldData类型也不得具有以下任何一种：

• 虚函数（自己的或继承的）
• 虚拟基类（直接或间接）。

对PlainOldData的较宽松定义包括带有构造函数的对象。但排除具有虚拟事物的人。PlainOldData类型的重要问题是它们是非多态的。可以使用POD类型进行继承，但是仅应对ImplementationInheritance（代码重用）进行继承，而不应该对多态性/子类型进行继承。

一个普通的（尽管不是严格正确的）定义是PlainOldData类型是没有VeeTable的任何类型。

为什么我们需要完全区分POD和非POD？

C ++作为C的扩展开始了它的生命。尽管现代C ++不再是C的严格超集，但人们仍然期望两者之间具有高度的兼容性。

粗略地说，POD类型是与C兼容的类型，也许同等重要地与某些ABI优化兼容的类型。

为了与C兼容，我们需要满足两个约束。

1. 布局必须与相应的C类型相同。
2. 该类型必须以与对应的C类型相同的方式传递给函数并从函数返回。

某些C ++功能与此不兼容。

虚拟方法要求编译器插入一个或多个指向虚拟方法表的指针，这在C语言中是不存在的。

用户定义的副本构造函数，移动构造函数，副本分配和析构函数对参数传递和返回有影响。许多C ABI在寄存器中传递并返回较小的参数，但是传递给用户定义的构造函数/辅助函数/析构函数的引用只能与内存位置一起使用。

因此，需要定义哪些类型可以期望是“ C兼容的”，哪些类型不能。在这方面，C ++ 03有点过分严格，任何用户定义的构造函数都将禁用内置的构造函数，并且任何将它们添加回的尝试都将导致它们是用户定义的，因此类型是非Pod。通过允许用户重新引入内置构造函数，C ++ 11大大提高了性能。

具有static_assertC ++ 11至C ++ 17和POD效果的所有非POD情况的示例

std::is_pod 是在C ++ 11中添加的，因此让我们现在考虑该标准。

std::is_pod如https://stackoverflow.com/a/48435532/895245所述，将从C ++ 20中删除，让我们对其进行更新，以获取对替换的支持。

随着标准的发展，POD限制变得越来越宽松，我旨在通过ifdefs涵盖示例中的所有放松。

的libstdc ++具有在测试点点：https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/gcc-8_2_0-release/libstdc%2B%2B-v3/testsuite/20_util/is_pod/value.cc但太少了。维护人员：如果您阅读此文章，请合并此内容。我很懒惰地查看以下提到的所有C ++测试套件项目：https : //softwareengineering.stackexchange.com/questions/199708/is-there-a-compliance-test-for-c-compilers

#include <type_traits>
#include <array>
#include <vector>

int main() {
#if __cplusplus >= 201103L
    // # Not POD
    //
    // Non-POD examples. Let's just walk all non-recursive non-POD branches of cppreference.
    {
        // Non-trivial implies non-POD.
        // https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req/TrivialType
        {
            // Has one or more default constructors, all of which are either
            // trivial or deleted, and at least one of which is not deleted.
            {
                // Not trivial because we removed the default constructor
                // by using our own custom non-default constructor.
                {
                    struct C {
                        C(int) {}
                    };
                    static_assert(std::is_trivially_copyable<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_trivial<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
                }

                // No, this is not a default trivial constructor either:
                // https://en.cppreference.com/w/cpp/language/default_constructor
                //
                // The constructor is not user-provided (i.e., is implicitly-defined or
                // defaulted on its first declaration)
                {
                    struct C {
                        C() {}
                    };
                    static_assert(std::is_trivially_copyable<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_trivial<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
                }
            }

            // Not trivial because not trivially copyable.
            {
                struct C {
                    C(C&) {}
                };
                static_assert(!std::is_trivially_copyable<C>(), "");
                static_assert(!std::is_trivial<C>(), "");
                static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
            }
        }

        // Non-standard layout implies non-POD.
        // https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req/StandardLayoutType
        {
            // Non static members with different access control.
            {
                // i is public and j is private.
                {
                    struct C {
                        public:
                            int i;
                        private:
                            int j;
                    };
                    static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
                }

                // These have the same access control.
                {
                    struct C {
                        private:
                            int i;
                            int j;
                    };
                    static_assert(std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(std::is_pod<C>(), "");

                    struct D {
                        public:
                            int i;
                            int j;
                    };
                    static_assert(std::is_standard_layout<D>(), "");
                    static_assert(std::is_pod<D>(), "");
                }
            }

            // Virtual function.
            {
                struct C {
                    virtual void f() = 0;
                };
                static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
            }

            // Non-static member that is reference.
            {
                struct C {
                    int &i;
                };
                static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
            }

            // Neither:
            //
            // - has no base classes with non-static data members, or
            // - has no non-static data members in the most derived class
            //   and at most one base class with non-static data members
            {
                // Non POD because has two base classes with non-static data members.
                {
                    struct Base1 {
                        int i;
                    };
                    struct Base2 {
                        int j;
                    };
                    struct C : Base1, Base2 {};
                    static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
                }

                // POD: has just one base class with non-static member.
                {
                    struct Base1 {
                        int i;
                    };
                    struct C : Base1 {};
                    static_assert(std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(std::is_pod<C>(), "");
                }

                // Just one base class with non-static member: Base1, Base2 has none.
                {
                    struct Base1 {
                        int i;
                    };
                    struct Base2 {};
                    struct C : Base1, Base2 {};
                    static_assert(std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(std::is_pod<C>(), "");
                }
            }

            // Base classes of the same type as the first non-static data member.
            // TODO failing on GCC 8.1 -std=c++11, 14 and 17.
            {
                struct C {};
                struct D : C {
                    C c;
                };
                //static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                //static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
            };

            // C++14 standard layout new rules, yay!
            {
                // Has two (possibly indirect) base class subobjects of the same type.
                // Here C has two base classes which are indirectly "Base".
                //
                // TODO failing on GCC 8.1 -std=c++11, 14 and 17.
                // even though the example was copy pasted from cppreference.
                {
                    struct Q {};
                    struct S : Q { };
                    struct T : Q { };
                    struct U : S, T { };  // not a standard-layout class: two base class subobjects of type Q
                    //static_assert(!std::is_standard_layout<U>(), "");
                    //static_assert(!std::is_pod<U>(), "");
                }

                // Has all non-static data members and bit-fields declared in the same class
                // (either all in the derived or all in some base).
                {
                    struct Base { int i; };
                    struct Middle : Base {};
                    struct C : Middle { int j; };
                    static_assert(!std::is_standard_layout<C>(), "");
                    static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
                }

                // None of the base class subobjects has the same type as
                // for non-union types, as the first non-static data member
                //
                // TODO: similar to the C++11 for which we could not make a proper example,
                // but with recursivity added.

                // TODO come up with an example that is POD in C++14 but not in C++11.
            }
        }
    }

    // # POD
    //
    // POD examples. Everything that does not fall neatly in the non-POD examples.
    {
        // Can't get more POD than this.
        {
            struct C {};
            static_assert(std::is_pod<C>(), "");
            static_assert(std::is_pod<int>(), "");
        }

        // Array of POD is POD.
        {
            struct C {};
            static_assert(std::is_pod<C>(), "");
            static_assert(std::is_pod<C[]>(), "");
        }

        // Private member: became POD in C++11
        // /programming/4762788/can-a-class-with-all-private-members-be-a-pod-class/4762944#4762944
        {
            struct C {
                private:
                    int i;
            };
#if __cplusplus >= 201103L
            static_assert(std::is_pod<C>(), "");
#else
            static_assert(!std::is_pod<C>(), "");
#endif
        }

        // Most standard library containers are not POD because they are not trivial,
        // which can be seen directly from their interface definition in the standard.
        // /programming/27165436/pod-implications-for-a-struct-which-holds-an-standard-library-container
        {
            static_assert(!std::is_pod<std::vector<int>>(), "");
            static_assert(!std::is_trivially_copyable<std::vector<int>>(), "");
            // Some might be though:
            // /programming/3674247/is-stdarrayt-s-guaranteed-to-be-pod-if-t-is-pod
            static_assert(std::is_pod<std::array<int, 1>>(), "");
        }
    }

    // # POD effects
    //
    // Now let's verify what effects does PODness have.
    //
    // Note that this is not easy to do automatically, since many of the
    // failures are undefined behaviour.
    //
    // A good initial list can be found at:
    // /programming/4178175/what-are-aggregates-and-pods-and-how-why-are-they-special/4178176#4178176
    {
        struct Pod {
            uint32_t i;
            uint64_t j;
        };
        static_assert(std::is_pod<Pod>(), "");

        struct NotPod {
            NotPod(uint32_t i, uint64_t j) : i(i), j(j) {}
            uint32_t i;
            uint64_t j;
        };
        static_assert(!std::is_pod<NotPod>(), "");

        // __attribute__((packed)) only works for POD, and is ignored for non-POD, and emits a warning
        // /programming/35152877/ignoring-packed-attribute-because-of-unpacked-non-pod-field/52986680#52986680
        {
            struct C {
                int i;
            };

            struct D : C {
                int j;
            };

            struct E {
                D d;
            } /*__attribute__((packed))*/;

            static_assert(std::is_pod<C>(), "");
            static_assert(!std::is_pod<D>(), "");
            static_assert(!std::is_pod<E>(), "");
        }
    }
#endif
}

GitHub上游。

经过测试：

for std in 11 14 17; do echo $std; g++-8 -Wall -Werror -Wextra -pedantic -std=c++$std pod.cpp; done

在Ubuntu 18.04，GCC 8.2.0上。

POD的概念和类型特征std::is_pod将在C ++ 20中弃用。有关更多信息，请参见此问题。

使用C ++，普通的旧数据不仅意味着int，char等是唯一使用的类型。普通旧数据实际上意味着在实践中，您可以将其从内存中的一个位置转移到另一位置，并且事情将按预期运行（即不会崩溃）。如果您的类或您的类包含的任何类的成员是指针或引用或具有虚函数的类，则这会中断。本质上，如果指针必须包含在某个地方，则它不是普通的旧数据。