该常见问题是关于聚合和POD的,涵盖以下材料:
- 什么是骨料?
- 什么是POD(普通旧数据)?
- 它们有什么关系?
- 它们如何以及为什么如此特别?
- C ++ 11有什么变化?
该常见问题是关于聚合和POD的,涵盖以下材料:
Answers:
本文相当长。如果您想了解聚合和POD(普通旧数据),请花些时间阅读。如果您仅对聚合感兴趣,则仅阅读第一部分。如果你只在荚感兴趣,那么你必须首先阅读的定义,内涵和聚集的例子,那么你就可以跳转到荚,但我还是希望推荐阅读全部的第一部分。聚合的概念对于定义POD至关重要。如果您发现任何错误(即使是次要错误,包括语法,文体,格式,语法等),请留下评论,我会进行编辑。
此答案适用于C ++ 03。有关其他C ++标准,请参见:
来自C ++标准(C ++ 03 8.5.1§1)的形式定义:
集合是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章),没有基类(第10章)以及没有虚函数(10.3)的数组或类(第9节) )。
好了,让我们解析一下这个定义。首先,任何数组都是聚合。如果……等一下,一个类也可以是一个集合。没有关于结构或联合的任何说法,难道它们不是集合体吗?是的他们可以。在C ++中,该术语class
是指所有类,结构和联合。因此,当且仅当一个类(或结构或联合)满足上述定义的条件时,该类才是集合。这些标准意味着什么?
这并不意味着聚合类不能具有构造函数,实际上,它可以具有默认构造函数和/或副本构造函数,只要它们是由编译器隐式声明的,而不是由用户显式声明的
没有私有或受保护的非静态数据成员。您可以根据需要拥有任意数量的私有和受保护的成员函数(但不能具有构造函数)以及私有或受保护的静态数据成员和成员函数,并且不违反聚合类的规则
聚合类可以具有用户声明/用户定义的副本分配运算符和/或析构函数
数组是聚合的,即使它是非聚合类类型的数组也是如此。
现在让我们看一些例子:
class NotAggregate1
{
virtual void f() {} //remember? no virtual functions
};
class NotAggregate2
{
int x; //x is private by default and non-static
};
class NotAggregate3
{
public:
NotAggregate3(int) {} //oops, user-defined constructor
};
class Aggregate1
{
public:
NotAggregate1 member1; //ok, public member
Aggregate1& operator=(Aggregate1 const & rhs) {/* */} //ok, copy-assignment
private:
void f() {} // ok, just a private function
};
你明白了。现在,让我们看看聚合的特殊之处。与非聚合类不同,它们可以使用花括号初始化{}
。这种初始化语法是数组众所周知的,我们刚刚了解到它们是集合。因此,让我们从它们开始。
Type array_name[n] = {a1, a2, …, am};
如果(M == n)的
第i个阵列的元件与初始化我
否则如果(M <N)
的数组的第m个元素与一个初始化 1,一个 2,...,A米,而另一n - m
元件是,如果可能的话,值初始化(见下文的术语的解释)
否则如果(M> N)
,编译器将发出错误
否则 (是这种情况,当n在所有像未指定int a[] = {1, 2, 3};
)
的大小假设数组(n)等于m,所以int a[] = {1, 2, 3};
等价于int a[3] = {1, 2, 3};
当标量类型(的目的bool
,int
,char
,double
,指针等)是值初始化这意味着它是与初始化0
为该类型(false
对于bool
,0.0
对于double
,等等)。使用用户声明的默认构造函数对类类型的对象进行值初始化时,将调用其默认构造函数。如果隐式定义了默认构造函数,则所有非静态成员都将递归地进行值初始化。这个定义是不精确的,有点不正确,但它应该为您提供基本概念。引用不能进行值初始化。非聚合类的值初始化可能会失败,例如,如果该类没有适当的默认构造函数。
数组初始化的示例:
class A
{
public:
A(int) {} //no default constructor
};
class B
{
public:
B() {} //default constructor available
};
int main()
{
A a1[3] = {A(2), A(1), A(14)}; //OK n == m
A a2[3] = {A(2)}; //ERROR A has no default constructor. Unable to value-initialize a2[1] and a2[2]
B b1[3] = {B()}; //OK b1[1] and b1[2] are value initialized, in this case with the default-ctor
int Array1[1000] = {0}; //All elements are initialized with 0;
int Array2[1000] = {1}; //Attention: only the first element is 1, the rest are 0;
bool Array3[1000] = {}; //the braces can be empty too. All elements initialized with false
int Array4[1000]; //no initializer. This is different from an empty {} initializer in that
//the elements in this case are not value-initialized, but have indeterminate values
//(unless, of course, Array4 is a global array)
int array[2] = {1, 2, 3, 4}; //ERROR, too many initializers
}
现在,让我们看看如何使用花括号初始化聚合类。几乎相同的方式。代替数组元素,我们将按照它们在类定义中出现的顺序初始化非静态数据成员(根据定义它们都是公共的)。如果初始化程序少于成员,则其余的将被值初始化。如果不可能对未显式初始化的成员之一进行值初始化,则会出现编译时错误。如果初始化程序超出了必要,我们也会得到一个编译时错误。
struct X
{
int i1;
int i2;
};
struct Y
{
char c;
X x;
int i[2];
float f;
protected:
static double d;
private:
void g(){}
};
Y y = {'a', {10, 20}, {20, 30}};
在上述示例中y.c
被初始化'a'
,y.x.i1
与10
,y.x.i2
与20
,y.i[0]
与20
,y.i[1]
与30
和y.f
为值初始化,即,与初始化0.0
。受保护的静态成员d
根本没有初始化,因为它是static
。
聚合联合的不同之处在于,您可以仅使用大括号初始化其第一个成员。我认为,如果您在C ++方面具有足够的先进水平,甚至可以考虑使用并集(它们的使用可能非常危险,必须仔细考虑),则可以自己在标准中查找并集的规则:)。
现在我们知道聚合的特殊之处,让我们尝试了解对类的限制。那就是为什么他们在那里。我们应该理解,使用大括号的成员方式初始化意味着该类不过是其成员的总和。如果存在用户定义的构造函数,则意味着用户需要做一些额外的工作来初始化成员,因此括号初始化将是不正确的。如果存在虚函数,则意味着该类的对象(在大多数实现中)具有指向该类的所谓vtable的指针,该指针在构造函数中设置,因此括号初始化将不足。您可以通过练习类似的方式找出其余限制:)。
关于聚集体已经足够了。现在我们可以定义一组更严格的类型,例如POD
C ++标准的正式定义(C ++ 03 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,并且没有用户定义的副本分配运算符,并且没有用户定义的析构函数。同样,POD联合是一个聚合联合,它不具有非POD结构,非POD联合(或此类数组)或引用类型的非静态数据成员,并且不具有用户定义的副本分配运算符且没有用户定义的析构函数。POD类是POD结构或POD联合的类。
哇,这很难解析,不是吗?:)让我们省去工会(与上述理由相同),并以更清晰的方式重新措辞:
如果聚合类没有用户定义的复制分配运算符和析构函数,并且其非静态成员都不是非POD类,非POD数组或引用,则称为POD。
这个定义意味着什么?(我是否提到POD代表普通旧数据?)
例子:
struct POD
{
int x;
char y;
void f() {} //no harm if there's a function
static std::vector<char> v; //static members do not matter
};
struct AggregateButNotPOD1
{
int x;
~AggregateButNotPOD1() {} //user-defined destructor
};
struct AggregateButNotPOD2
{
AggregateButNotPOD1 arrOfNonPod[3]; //array of non-POD class
};
POD类,POD联合,标量类型以及此类类型的数组统称为POD类型。
POD在许多方面都很特殊。我将仅提供一些示例。
POD类最接近C结构。与它们不同,POD可以具有成员函数和任意静态成员,但是这两个都不能更改对象的内存布局。因此,如果您想编写一个或多或少可移植的动态库,可以在C甚至.NET中使用,则应尝试使所有导出的函数采用并仅返回POD类型的参数。
非POD类类型的对象的生存期在构造函数完成时开始,而在析构函数完成时结束。对于POD类,生存期从该对象的存储被占用开始,到该存储被释放或重新使用时结束。
对于POD类型的对象,该标准保证,当您memcpy
将对象的内容放入char或unsigned char数组中,然后memcpy
将内容返回到您的对象中时,该对象将保留其原始值。请注意,对于非POD类型的对象没有这样的保证。另外,您可以使用来安全地复制POD对象memcpy
。下面的示例假定T为POD类型:
#define N sizeof(T)
char buf[N];
T obj; // obj initialized to its original value
memcpy(buf, &obj, N); // between these two calls to memcpy,
// obj might be modified
memcpy(&obj, buf, N); // at this point, each subobject of obj of scalar type
// holds its original value
goto语句。如您所知,通过goto从尚未在范围内的某个变量跳转到已经在范围内的某个点是非法的(编译器应发出错误)。仅当变量为非POD类型时,此限制才适用。在以下示例中,格式错误,f()
而g()
格式正确。请注意,Microsoft的编译器在使用此规则时过于宽松-在两种情况下都只会发出警告。
int f()
{
struct NonPOD {NonPOD() {}};
goto label;
NonPOD x;
label:
return 0;
}
int g()
{
struct POD {int i; char c;};
goto label;
POD x;
label:
return 0;
}
确保在POD对象的开头没有填充。换句话说,如果POD类A的第一个成员是T类型,则可以安全地reinterpret_cast
从A*
获取T*
并获得指向第一个成员的指针,反之亦然。
清单还在不断……
重要的是要了解POD到底是什么,因为如您所见,许多语言功能对其行为有所不同。
private:
酌情插入):struct A { int const a; };
然后A()
格式正确,即使A
默认的构造函数定义格式不正确也是如此。
聚合的标准定义略有变化,但仍然几乎相同:
集合是一个数组或一个类(第9条),没有用户提供的构造函数(12.1),没有针对非静态数据成员的大括号或相等初始化器(9.2),没有私有或受保护的非静态数据成员(第11条),无基类(第10条)和虚拟函数(10.3)。
好吧,什么改变了?
以前,聚合可以没有用户声明的构造函数,但是现在它不能具有用户提供的构造函数。有区别吗?是的,有,因为现在您可以声明构造函数并默认使用它们:
struct Aggregate {
Aggregate() = default; // asks the compiler to generate the default implementation
};
这仍然是一个汇总,因为在第一个声明中默认使用的构造函数(或任何特殊的成员函数)不是用户提供的。
现在,聚合不能为非静态数据成员提供任何括号或相等的初始化程序。这是什么意思?好吧,这仅仅是因为有了这个新标准,我们可以像这样直接在类中初始化成员:
struct NotAggregate {
int x = 5; // valid in C++11
std::vector<int> s{1,2,3}; // also valid
};
使用此功能使该类不再聚合,因为它基本上等效于提供您自己的默认构造函数。
因此,什么是合计根本没有多大变化。仍然是相同的基本思想,适用于新功能。
POD经历了很多变化。在此新标准中放宽了许多以前关于POD的规则,并且对该标准中提供定义的方式进行了根本性的更改。
POD的概念基本上是捕获两个不同的属性:
因此,该定义已分为两个不同的概念:琐碎类和标准布局类,因为它们比POD更有用。现在,该标准很少使用术语POD,而是更具体的琐碎和标准布局概念。
新定义基本上说POD是一个既琐碎又具有标准布局的类,并且此属性必须对所有非静态数据成员进行递归保存:
POD结构是既属于普通类又属于标准布局类的非联盟类,并且不具有非POD结构,非POD联合(或此类数组)类型的非静态数据成员。类似地,POD联合是既是琐碎的类又是标准布局类的联合,并且不具有非POD结构,非POD联合(或此类数组)类型的非静态数据成员。POD类是可以是POD结构或POD联合的类。
让我们分别详细研究这两个属性。
琐碎是上面提到的第一个属性:琐碎类支持静态初始化。如果一个类是普通可复制的(普通类的超集),则可以使用诸如此类的东西复制其表示形式,memcpy
并期望结果是相同的。
该标准定义了一个简单的类,如下所示:
普通可复制的类是这样的类:
—没有非平凡的副本构造函数(12.8),
-没有简单的move构造函数(12.8),
—没有非平凡的副本分配运算符(13.5.3、12.8),
—没有非平凡的移动分配运算符(13.5.3、12.8),并且
—具有琐碎的析构函数(12.4)。
普通类是具有普通默认构造函数(12.1)且可复制的类。
[ 注意:特别是,平凡可复制或平凡的类没有虚拟函数或虚拟基类。—尾注 ]
那么,那些琐碎和非琐碎的事情到底是什么呢?
如果类X的复制/移动构造函数不是由用户提供的,并且不是
—类X没有虚拟函数(10.3)和虚拟基类(10.1),并且
—选择复制/移动每个直接基类子对象的构造函数很简单,并且
—对于类类型(或其数组)的X的每个非静态数据成员,选择用来复制/移动该成员的构造函数都是微不足道的;
否则,复制/移动构造函数是不平凡的。
基本上,这意味着如果复制或移动构造函数不是由用户提供的,则它是微不足道的,该类中没有虚拟的,并且此属性递归地包含在该类的所有成员和基类中。
普通复制/移动赋值运算符的定义非常相似,只是将“构造函数”一词替换为“赋值运算符”。
琐碎的析构函数也具有类似的定义,但增加了限制,即它不能是虚拟的。
对于琐碎的默认构造函数还有另一条类似的规则,另外,如果该类具有带有brace-or-equal-initializers的非静态数据成员,则默认构造函数并非无关紧要的,如上所示。
以下是一些示例,可以清除所有问题:
// empty classes are trivial
struct Trivial1 {};
// all special members are implicit
struct Trivial2 {
int x;
};
struct Trivial3 : Trivial2 { // base class is trivial
Trivial3() = default; // not a user-provided ctor
int y;
};
struct Trivial4 {
public:
int a;
private: // no restrictions on access modifiers
int b;
};
struct Trivial5 {
Trivial1 a;
Trivial2 b;
Trivial3 c;
Trivial4 d;
};
struct Trivial6 {
Trivial2 a[23];
};
struct Trivial7 {
Trivial6 c;
void f(); // it's okay to have non-virtual functions
};
struct Trivial8 {
int x;
static NonTrivial1 y; // no restrictions on static members
};
struct Trivial9 {
Trivial9() = default; // not user-provided
// a regular constructor is okay because we still have default ctor
Trivial9(int x) : x(x) {};
int x;
};
struct NonTrivial1 : Trivial3 {
virtual void f(); // virtual members make non-trivial ctors
};
struct NonTrivial2 {
NonTrivial2() : z(42) {} // user-provided ctor
int z;
};
struct NonTrivial3 {
NonTrivial3(); // user-provided ctor
int w;
};
NonTrivial3::NonTrivial3() = default; // defaulted but not on first declaration
// still counts as user-provided
struct NonTrivial5 {
virtual ~NonTrivial5(); // virtual destructors are not trivial
};
标准布局是第二个属性。该标准提到它们对于与其他语言进行通信很有用,这是因为标准布局类具有与等效C结构或联合相同的内存布局。
这是另一个必须递归保存成员和所有基类的属性。而且像往常一样,不允许使用虚拟函数或虚拟基类。这将使布局与C不兼容。
这里的一个宽松规则是,标准布局类必须使所有非静态数据成员具有相同的访问控制。以前这些必须是所有公众,但现在你可以让他们的私人或受保护的,只要它们是所有私人或全部保护。
使用继承时,整个继承树中只有一个类可以具有非静态数据成员,并且第一个非静态数据成员不能为基类类型(这可能会破坏别名规则),否则,它不是标准的-布局类。
这是标准文本中的定义:
标准布局类是这样的类:
—没有非标准布局类(或此类数组)或引用的非静态数据成员,
—没有虚拟函数(10.3)和虚拟基类(10.1),
—对所有非静态数据成员具有相同的访问控制(条款11),
-没有非标准布局的基类,
—在最派生的类中没有非静态数据成员,在一个非静态数据成员中最多没有一个基类,或者没有非静态数据成员的基类,并且
—没有与第一个非静态数据成员相同类型的基类。
标准布局结构是使用class-key结构或class-key类定义的标准布局类。
标准布局联合是使用class-key联合定义的标准布局类。
[ 注意:标准布局类对于与其他编程语言编写的代码进行通信很有用。其布局在9.2中指定。—尾注 ]
让我们看几个例子。
// empty classes have standard-layout
struct StandardLayout1 {};
struct StandardLayout2 {
int x;
};
struct StandardLayout3 {
private: // both are private, so it's ok
int x;
int y;
};
struct StandardLayout4 : StandardLayout1 {
int x;
int y;
void f(); // perfectly fine to have non-virtual functions
};
struct StandardLayout5 : StandardLayout1 {
int x;
StandardLayout1 y; // can have members of base type if they're not the first
};
struct StandardLayout6 : StandardLayout1, StandardLayout5 {
// can use multiple inheritance as long only
// one class in the hierarchy has non-static data members
};
struct StandardLayout7 {
int x;
int y;
StandardLayout7(int x, int y) : x(x), y(y) {} // user-provided ctors are ok
};
struct StandardLayout8 {
public:
StandardLayout8(int x) : x(x) {} // user-provided ctors are ok
// ok to have non-static data members and other members with different access
private:
int x;
};
struct StandardLayout9 {
int x;
static NonStandardLayout1 y; // no restrictions on static members
};
struct NonStandardLayout1 {
virtual f(); // cannot have virtual functions
};
struct NonStandardLayout2 {
NonStandardLayout1 X; // has non-standard-layout member
};
struct NonStandardLayout3 : StandardLayout1 {
StandardLayout1 x; // first member cannot be of the same type as base
};
struct NonStandardLayout4 : StandardLayout3 {
int z; // more than one class has non-static data members
};
struct NonStandardLayout5 : NonStandardLayout3 {}; // has a non-standard-layout base class
有了这些新规则,现在可以将更多类型的POD用作POD。即使类型不是POD,我们也可以单独利用某些POD属性(如果它只是普通布局或标准布局之一)。
标准库具有在标题中测试这些属性的特征<type_traits>
:
template <typename T>
struct std::is_pod;
template <typename T>
struct std::is_trivial;
template <typename T>
struct std::is_trivially_copyable;
template <typename T>
struct std::is_standard_layout;
我们可以参考C ++ 14草案标准以供参考。
8.5.1
聚合部分对此进行了介绍,该分类为我们提供了以下定义:
聚合是没有用户提供的构造函数(12.1),没有私有或受保护的非静态数据成员(第11章),没有基类(第10章)和没有虚函数(10.3)的数组或类(第9章)。 )。
现在唯一的变化是添加类内成员初始化器不会使类成为非聚合类。因此,以下C ++ 11中的示例汇总了成员in-pace初始化器的类的初始化:
struct A
{
int a = 3;
int b = 3;
};
在C ++ 11中不是聚合,但在C ++ 14中。N3605:成员初始化器和聚合涵盖了此更改,其摘要如下:
Bjarne Stroustrup和Richard Smith提出了一个关于聚合初始化和成员初始化器无法协同工作的问题。本文建议采用Smith提出的措辞来解决此问题,该措辞消除了聚合不能具有成员初始化程序的限制。
“ 类”部分介绍了POD(纯旧数据)结构的定义。9
其中说:
POD结构110是既是琐碎的类又是标准布局类的非联盟类,并且不具有非POD结构,非POD联合(或此类数组)类型的非静态数据成员。类似地,POD联合是既是普通类又是标准布局类的联合,并且不具有非POD结构,非POD联合(或此类数组)类型的非静态数据成员。POD类是可以是POD结构或POD联合的类。
与C ++ 11的措辞相同。
如评论中所述,pod依赖于标准布局的定义,并且确实对C ++ 14有所更改,但这是通过在事后应用于C ++ 14的缺陷报告来实现的。
有三个DR:
因此,标准版式来自此Pre C ++ 14:
标准布局类是这样的类:
- (7.1)没有非标准布局类(或此类数组)或引用的非静态数据成员,
- (7.2)没有虚函数([class.virtual])和虚基类([class.mi]),
- (7.3)对所有非静态数据成员具有相同的访问控制(子句[class.access]),
- (7.4)没有非标准布局的基类,
- (7.5)在最派生的类中没有非静态数据成员,并且最多一个具有非静态数据成员的基类,或者在非基类中没有非静态数据成员,并且
- (7.6)没有与第一个非静态数据成员相同类型的基类。109
为此在C ++ 14中:
如果满足以下条件,则S类为标准布局类:
- (3.1)没有非标准布局类(或此类数组)或引用的非静态数据成员,
- (3.2)没有虚函数,也没有虚基类,
- (3.3)对所有非静态数据成员具有相同的访问控制,
- (3.4)没有非标准布局的基类,
- (3.5)最多具有任何给定类型的一个基类子对象,
- (3.6)具有该类及其基类中的所有非静态数据成员和位字段,它们首先在同一类中声明,并且
- (3.7)没有类型集合M(S)的元素作为基类,其中对于任何类型X,M(X)的定义如下。104[注意:M(X)是以下类型的集合:所有可能在X中偏移为零的非基类子对象。
- (3.7.1)如果X是不包含(可能是继承的)非静态数据成员的非联合类类型,则集合M(X)为空。
- (3.7.2)如果X是具有0大小的X0类型的非静态数据成员或X的第一个非静态数据成员的X的非联盟类类型(其中所述成员可以是匿名联合) ),则集合M(X)由X0和M(X0)的元素组成。
- (3.7.3)如果X是联合类型,则集合M(X)是所有M(Ui)和包含所有Ui的集合的联合,其中每个Ui是X的第i个非静态数据成员的类型。
- (3.7.4)如果X是元素类型为Xe的数组类型,则集合M(X)由Xe和M(Xe)的元素组成。
- (3.7.5)如果X是非类,非数组类型,则集合M(X)为空。
您能否详细说明以下规则:
我会尽力:
a)标准布局类必须具有所有具有相同访问控制的非静态数据成员
这很简单:所有的非静态数据成员必须全部是public
,private
或protected
。你不能有public
一些private
。
对于它们的推理转到完全在“标准布局”和“非标准布局”之间进行区分的推理。即,给予编译器自由选择如何将事物放入内存的自由。这不仅仅是关于vtable指针。
当他们在98年对C ++进行标准化时,他们必须基本预测人们将如何实现它。尽管他们在各种C ++方面都有相当多的实现经验,但是他们对事情并不确定。因此,他们决定谨慎行事:给予编译器尽可能多的自由。
这就是为什么C ++ 98中POD的定义如此严格的原因。它为大多数类的C ++编译器提供了很大的自由度。基本上,POD类型旨在作为特殊情况,这是您专门编写的原因。
在使用C ++ 11时,他们在编译器方面有很多经验。他们意识到... C ++编译器作者确实很懒。他们拥有所有这些自由,但对此却无能为力。
标准布局的规则或多或少编纂了惯例,即:大多数编译器实际上根本不需要为实现它们做任何改动(除了相应类型特征的某些东西之外)。
现在,当涉及到public
/时private
,情况有所不同。对成员进行重新排序的自由与否public
。private
真正编译器至关重要,特别是在调试版本中。并且由于标准布局的重点是与其他语言的兼容性,所以在调试与发行版本中,您不能使布局有所不同。
然后就是事实并没有真正伤害到用户。如果您要创建一个封装的类,那么所有数据成员private
仍然会存在的可能性很大。通常,您不会在完全封装的类型上公开公共数据成员。因此,对于只有少数想要这样做的用户来说,这将是一个问题。
因此,没有太大的损失。
b)整个继承树中只有一个类可以具有非静态数据成员,
之所以这样做,是因为他们再次标准化了标准布局:惯例。
有没有普遍的做法,当谈到有实际存储的东西继承树的两个成员。有些人将基类放在派生类之前,而另一些人则采用其他方式。如果成员来自两个基类,您将如何订购它们?等等。编译器在这些问题上分歧很大。
同样,由于零/一/无穷大规则,一旦您说可以拥有两个带有成员的类,就可以说任意多个。这就需要添加很多布局规则以处理此问题。您必须说说多重继承的工作原理,哪些类将其数据放在其他类之前,等等。这是很多规则,实际上没有什么好处。
您不能使所有没有虚函数和默认构造函数标准布局的东西。
并且第一个非静态数据成员不能为基类类型(这可能会破坏别名规则)。
我真的不能和这个说话。我对C ++的别名规则没有足够的了解,无法真正理解它。但这与基成员将与基类本身共享相同的地址有关。那是:
struct Base {};
struct Derived : Base { Base b; };
Derived d;
static_cast<Base*>(&d) == &d.b;
这可能违反了C ++的别名规则。某种程度上来说。
但是,请考虑以下问题:具备此功能的能力实际上可能有多大用处?由于只有一个类可以具有非静态数据成员,因此Derived
必须是该类(因为它具有a Base
作为成员)。因此Base
必须为空(数据)。如果Base
为空,以及一个基类,那么为什么要有一个数据成员呢?
由于Base
为空,因此没有状态。因此,任何非静态成员函数都将根据其参数而不是其this
指针执行操作。
再说一遍:没有大的损失。
static_cast<Base*>(&d)
和类型&d.b
相同Base*
,但它们可能指向不同的事物,从而打破了混叠规则。请纠正我。
Derived
必须是该类?
Derived
的第一个成员成为其基类,它必须具有两件事:基类和member。而且,由于层次结构中只有一个类可以具有成员(并且仍然是标准布局),因此这意味着其基类不能具有成员。
在此处下载C ++ 17国际标准最终草案。
骨料
C ++ 17扩展并增强了聚合和聚合初始化。现在,标准库还包括std::is_aggregate
类型特征类。这是来自11.6.1.1和11.6.1.2节的正式定义(省略了内部引用):
集合是一个数组或一个类,
没有用户提供的,显式的或继承的构造函数,
没有私有的或受保护的非静态数据成员,
没有虚拟的函数,
没有虚拟的,私有的或受保护的基类。
[注意:聚合初始化不允许访问受保护的私有基类的成员或构造函数。—
最终注释] 聚合的元素为:
—对于数组,数组元素按下标顺序递增;或者
—对于类,按声明顺序排列直接基类,后跟不是匿名联盟的成员,按声明顺序。
发生了什么变化?
struct B1 // not a aggregate
{
int i1;
B1(int a) : i1(a) { }
};
struct B2
{
int i2;
B2() = default;
};
struct M // not an aggregate
{
int m;
M(int a) : m(a) { }
};
struct C : B1, B2
{
int j;
M m;
C() = default;
};
C c { { 1 }, { 2 }, 3, { 4 } };
cout
<< "is C aggregate?: " << (std::is_aggregate<C>::value ? 'Y' : 'N')
<< " i1: " << c.i1 << " i2: " << c.i2
<< " j: " << c.j << " m.m: " << c.m.m << endl;
//stdout: is C aggregate?: Y, i1=1 i2=2 j=3 m.m=4
struct D // not an aggregate
{
int i = 0;
D() = default;
explicit D(D const&) = default;
};
struct B1
{
int i1;
B1() : i1(0) { }
};
struct C : B1 // not an aggregate
{
using B1::B1;
};
普通班
琐碎类的定义在C ++ 17中进行了重新设计,以解决C ++ 14中未解决的一些缺陷。这些更改本质上是技术性的。这是12.0.6的新定义(省略了内部引用):
一个普通的可复制类是一个类:
—每个副本构造函数,move构造函数,副本赋值运算符和move赋值运算符被删除或琐碎,
—至少具有一个未删除的副本构造函数,move构造函数,copy赋值运算符,或移动赋值运算符,以及
-具有一个不删除的琐碎析构函数。
普通类是可普通复制的类,并且具有一个或多个默认构造函数,所有这些构造函数都是普通的或已删除的,并且至少有一个未删除。[注意:特别是,琐碎可复制或琐碎的类没有虚函数或虚基类。
变化:
std::memcpy
。这是一个语义上的矛盾,因为通过将所有构造函数/赋值运算符定义为“删除”,该类的创建者明确希望该类不能被复制/移动,但是该类仍满足普通可复制类的定义。因此,在C ++ 17中,我们有一个新的子句,规定可平凡复制的类必须至少具有一个平凡的,不可删除的(尽管不一定可以公共访问)复制/移动构造函数/赋值运算符。参见N4148,DR1734标准布局类
还对标准布局的定义进行了修改,以解决缺陷报告。同样,这些更改本质上是技术性的。这是来自标准(12.0.7)的文本。和以前一样,省略了内部引用:
如果满足以下条件,则类S为标准布局类:
—没有非标准布局类(或此类数组)或引用的非静态数据成员,
—没有虚函数且没有虚拟基类,
—对所有非静态数据成员具有相同的访问控制,
-没有非标准布局基类,
-最多具有任何给定类型的一个基类子对象,
-具有所有非静态数据成员和位域该类及其基类首先在同一个类中声明,并且
—没有类型集M(S)的元素(定义如下)作为基类。108M
(X)的定义如下:
如果X是不具有( (可能是继承的)非静态数据成员,则集合M(X)为空。
—如果X是其第一个非静态数据成员具有类型X0(其中该成员可以是匿名联合)的非联盟类类型,则集合M(X)由X0和M(X0)的元素组成。
-如果X是一个联合类型,所述一组M(X)是所有M(UI)和包含所有的UI,其中,每个UI是X的第i个非静态数据成员的类型的集合的并集
-如果X是元素类型为Xe的数组类型,集合M(X)由Xe和M(Xe)的元素组成。
—如果X是非类,非数组类型,则集合M(X)为空。
[注意:M(X)是在标准布局类中保证在X中的零偏移处的所有非基类子对象的类型的集合。—尾注]
[示例:
[-结束示例]struct B { int i; }; // standard-layout class struct C : B { }; // standard-layout class struct D : C { }; // standard-layout class struct E : D { char : 4; }; // not a standard-layout class struct Q {}; struct S : Q { }; struct T : Q { }; struct U : S, T { }; // not a standard-layout class
108)这样可以确保没有将具有相同类类型并且属于相同派生最多的对象的两个子对象分配给相同的地址。
变化:
注意:尽管新语言不在已发布的C ++ 14标准中,但C ++标准委员会希望基于缺陷报告的上述更改适用于C ++ 14。它符合C ++ 17标准。
遵循该问题的其余明确主题之后,聚集标准的含义和使用随每个标准而不断变化。即将到来的关键变化有几个。
在C ++ 17中,此类型仍然是聚合的:
struct X {
X() = delete;
};
因此,X{}
仍然可以编译,因为那是聚合初始化-而不是构造函数调用。另请参阅:什么时候私有构造函数不是私有构造函数?
在C ++ 20中,限制将从以下要求更改:
没有用户提供的
explicit
,或继承的构造函数
至
没有用户声明或继承的构造函数
这已被C ++ 20工作草案所采用。X
这里和C
链接中的问题都不是C ++ 20中的集合。
下面的示例也可以产生溜溜球效果:
class A { protected: A() { }; };
struct B : A { B() = default; };
auto x = B{};
在C ++ 11/14中,由于基类的缘故,B
它不是一个聚合,因此B{}
执行值初始化,B::B()
该值初始化A::A()
在可访问点调用调用的对象。这是格式正确的。
在C ++ 17中,B
由于允许基类而成为聚合,从而进行了B{}
聚合初始化。这要求将A
from的副本列表初始化{}
,但要从B
无法访问的上下文外部进行初始化。在C ++ 17中,这是格式错误的(auto x = B();
尽管会很好)。
现在在C ++ 20中,由于上述规则的更改,B
再次不再是聚合(不是因为基类,而是因为用户声明的默认构造函数-即使它是默认的)。现在,我们回到通过B
的构造函数,此代码段的格式变得正确。
出现的一个常见问题是希望将emplace()
-style构造函数与聚合一起使用:
struct X { int a, b; };
std::vector<X> xs;
xs.emplace_back(1, 2); // error
这是行不通的,因为emplace
它将尝试有效地执行初始化X(1, 2)
,这是无效的。典型的解决方案是在上添加一个构造函数X
,但是有了这个建议(当前正在通过Core进行工作),聚合将有效地合成综合的构造函数,这些构造函数做正确的事情-并且行为类似于常规构造函数。上面的代码将按原样在C ++ 20中编译。
在C ++ 17中,这不会编译:
template <typename T>
struct Point {
T x, y;
};
Point p{1, 2}; // error
用户必须为所有聚合模板编写自己的推导指南:
template <typename T> Point(T, T) -> Point<T>;
但是由于从某种意义上讲这是“显而易见的事情”,并且基本上只是样板,因此语言将为您完成此任务。该示例将在C ++ 20中编译(不需要用户提供的推导指南)。