Разбор понятий: trivial type, standard layout, POD

27.04.2020

Содержание

1. Trivial class
2. Standard layout
3. POD
4. Дополнительно:

Trivial class

Тривиальные классы (trivial class) - это классы или структуры, в которых специальные функции-члены предоставляются компилятором (явно отсутствует реализация) либо явно заданы как default. В таком классе нет управляющего кода, так как специальные функции-члены обьявлены (явно или неявно) тривиальными по умолчанию.

Кроме того есть дополнительные требования, тривиальный класс не должен иметь:

виртуальных функций
нетривиальных базовых классов
нетривиальных типов данных

Под словом "тривиальный" понимается наличие:

тривиальных специальных функций-членов (msdn)
POD членов (см. ниже)

Тривиальные классы могут быть безопасно скопированы функциями типа memcpy в полной точности.

Тривиальность функций членов (отсутсвие управляющего кода) подразумевает:

выделение памяти под обьект без инициализации
побайтовое копирование обьекта
освобождение памяти без очистки

•••
cpp

// тривиальный, есть явный конструктор по умолчанию
class T0
{
public:
	T0() = default;

protected:
	int a;
};

// тривиальный, есть неявный конструктор по умолчанию (implicitly-defined)
class T01
{
public:
	void func(){}

protected:
	int a;
};

/* нетривиальный, есть инициализация члена по умолчанию 
	std::has_trivial_default_constructor<T1>() вернет false, 
	значит конструктор по умолчанию неявно обьявлен удаленным (implicitly defined as deleted)
*/
class T1
{
public:
	T1() = default;

protected: 
	int a = 0;
};

// тривиальный, есть явный конструктор по умолчанию (explicitly defaulted)
class T2
{
public:
	T2() = default;
	T2(int _a){ a = _a; }

protected:
	int a;
};

// нетривиальный, есть явный пользовательский конструктор (user-defined default)
class T3
{
public:
	T3(){};

protected:
	int a;
};

Standard layout

Стандартная структура (standard layout) - это структура (struct), которая не содержит специальных возможностей C++:

виртуальные функции и виртуальные базовые классы
несколько уровней доступа (private, protected)
нестатические члены ссылочного типа

Стандартная структура:

не имеет члены являющиеся нестандартной структурой
не имеет базовые классы не являющиеся нестандартной структурой
не имеет более одного базового класса с нестатическими членами данных
не имеет двух мест обьявления нестатических членов (например в базовом классе и у себя)
не имеет более двух базовых (или косвенно) классов

Стандартная структура имеет предсказуемое устройство памяти, так как не содержит данных, которые компилятор мог бы структурировать по своему усмотрению (например в случае наличия public/private/protected) - как написано так и храниться в памяти.

•••
cpp

// standard layout
struct Test1
{
	int a;
};

// standard layout
struct Test2
{
	void Foo(){}
};

// standard layout
struct Test3
{
	int a2;
	void Foo3(){}
};

/* non standard layout, 
  первый нестатичный член такой же как и базовый класс
*/
struct Test4 : Test1
{
	Test1 a2;
};

/* standard layout, 
  теперь нестатичный член a3 типа Test2 
  (как и базовый тип этой структуры) не является первым
*/
struct Test5 : Test2
{
	Test3 a2;
	Test2 a3;
};


// standard layout
struct Test12 : Test1, Test2
{};

/* non standard layout, 
  третий базовый класс недопустим
*/
struct Test123 : Test1, Test2, Test3
{};

/*non standard layout, 
  2 места обьявления нестатических члена в Test1 и в Test12_1
*/
struct Test12_1 : Test1, Test2
{
	int b;
};

// standard layout
struct Test12_2 : Test1, Test2
{
	void Foo2(){}
};

POD

POD (Plain Old Data - обычные старые данные) - тип данных являющий скаляром или одновременно тривиальным классом, стандартной структурой и агрегатным типом. Совместим с C, с возможностью копирования обьекта функциями типа memcpy.

POD обладает сразу двумя свойствами:

отсутсвие управляющего кода (тривиальный класс)
предсказуемое устройство памяти (стандартная структура)

•••
cpp

struct POD
{
  int a;
  int b;
};

Направления

Технологии

Языки

Разбор понятий: trivial type, standard layout, POD

Trivial class

Standard layout

POD

Дополнительно: