POD到底是什么？聊聊POD

概述

POD，即Plain Old Data的缩写，plain代表普通，Old代表旧，从字面意思看是老的、普通的数据类型。这个概念由C++引入主要是为了与C兼容，或者说POD就是与C兼容的那边部分数据类型。在C++对POD类型进行序列化生成二进制后，在C语言中可以对该二进制进行解析成功。如果对于一个非POD类型，假如包含虚函数的class，大家知道编译器在操作的时候会加入虚函数指针，但是虚函数这个概念在C语言中不存在，遇到这种数据编译器就不认识了，或者说对于一个非POD类型的数据，C语言是不识别的，于是C++就提出了POD数据类型的概念。

POD的一种常见用法是跨系统或者跨语言进行通讯，比如与C/.NET等编写的代码进行通讯。

概念

structA{
intx;
inty;
};
structB{
private:
intx;
public:
inty;
};
structC{
inta;
intb;
C(intx,inty):a{x},b{y}{}
};

那么，问题来了，上述三个类型A、B和C，哪个是POD类型？

如果我们不清楚POD的判断标准的话，只能靠猜来回答该问题，幸运的是Modern Cpp提供了接口来进行判断(PS:下面的trivial和standard layout用来辅助判断)：

如果使用上述接口对前面例子中的对象A、B和C进行判断的话，结果如下：

从上述结果可以看出，B是平凡类型，C是标准布局，A既是平凡类型，又是标准布局，同时也是POD类型，这就引出了POD的定义：

A POD type is a type that is both trivial and standard-layout. This definition must hold recursively for all its non-static data members.

通过上述定义可以看出，POD类型既是平凡类型又是标准布局，反过来可以理解为如果一个类型既是平凡类型又是标准布局，且其内部非静态成员变量也满足该条件(既是平凡类型又是标准布局)，那么这个类型就是POD类型。

标准对POD定义如下：

A POD class is a class that is both a trivial class and a standard-layout class, and has no non-static data members of type non-POD class (or array thereof). A POD type is a scalar type, a POD class, an array of such a type, or a cv-qualified version of one of these types.

与前一个定义相比，新增了一个类型scalar type，cppference中提到，scalar type为以下几个之一：

•an arithmetic type

•an enumeration type

•a pointer type

•a pointer-to-member type

•thestd::nullptr_ttype

•cv-qualified versions of the above types

好了，从上面的内容中提到，一个POD类型的类，其非静态成员变量也必须是POD的，对静态成员变量和成员函数则没有这个要求，如下这个类D，其仍然是POD：

structD{
inta;
intb;
staticstd::strings;
intget(){
returna;
}
};

在本小节中，我们提到了三个概念：Trivial(平凡类型)、Standard layout(标准布局)以及Scalar type，对于最后一个Scalar type比较简单，所以在后面的内容中，将针对前两个概念进行详细分析。

Trivial

这个概念比较抽象，乃至于很难用一句简单的话来描述。于是查阅了cppreference，显示标准对这块也没有一个完整的定义：

Note: the standard doesn't define a named requirement with this name. This is a type category defined by the core language. It is included here as a named requirement only for consistency.

于是搜索了相关资料，微软官网对这块的定义如下：

When a class or struct in C++ has compiler-provided or explicitly defaulted special member functions, then it is a trivial type. It occupies a contiguous memory area. It can have members with different access specifiers. In C++, the compiler is free to choose how to order members in this situation.

也就是说，当一个类型（class/struct）同时满足以下几个条件时，它就是trivial type：

•没有虚函数或虚基类。

•由编译器生成(使用=default或者=delete)默认的特殊成员函数，包括默认构造函数、拷贝构造函数、移动构造函数、赋值运算符、移动赋值运算符和析构函数。

•数据成员同样需要满足条件 1 和 2。

举例如下：

classA{
public:
A(inti):n(i){}
A(){}
private:
intn;
};

classB{
public:
B(inti):n(i){}
B()=default;
private:
intn;
};

classC{
public:
C(inti):n(i){}
C()=delete;
private:
intn;
};

structBase{
intx;
inty;
};

structDerived:publicBase
{
private:
intz;
};

intmain(){
std::cout<< std::is_trivial::value<< std::endl; // print false
  std::cout << std::is_trivial::value<< std::endl; // print true
  std::cout << std::is_trivial::value<< std::endl; // print true
  std::cout << std::is_trivial::value<< std::endl; // print true
  std::cout << std::is_trivial::value<< std::endl; // print true
  
  return 0;
}

structC{
public:
intx;

private:
inty;

public:
intz;
};

structC{
public:
intx;
intz;
private:
inty;
};

structA{
};
structB{
Aa;
doubleb;
};
structC{
voidfoo(){}
};
structD:publicC
{
intx;
inty;
};

structE
{
intx;
};

structF:publicE
{
inty;
};

structG
{
intx;
private:
virtualvoidfoo(){};
};

structH{};
structX:publicH{};
structY:publicH{};
structK:publicX,Y{};

structL{
intx;
private:
inty;
};

structM{
intx;
};

structN:publicM{
Mm;
inta;
};

structX{
intx;
};

structY:publicX{

};

structZ:publicX{
inty;
};