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[C++11阅读][2-3-4]POD类型(下)

[C++11阅读][2-3-4]POD类型(下)

作者: 凌霄阁2010 | 来源:发表于2020-06-10 00:03 被阅读0次

    POD的好处

    用is_pod<ClassNameT>::value可以判断是否是POD,头文件是#include <type_traits>。
    如果是POD,有以下好处。

    1. 字节赋值
      代码中可以安全的使用memset和memcpy进行初始化和拷贝操作。
    2. 内存布局与C兼容
      POD类型的数据在C和C++之间操作是安全的。
    3. 保证了静态初始化的安全有效
      除了以上三点,后面还会列举POD的一个应用,非受限联合体。

    非受限联合体

    在C语言中,联合体union是很重要的一种数据结果,多种不同的数据类型共享同一个内存空间,可以达到节省空间的目的。
    在C++中,不是所有类型都能成为联合体的成员。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    struct Student {
        Student(bool g, int a): gender(g), age(a){}
        bool gender;
        bool age;
    };
    union T {
        Student s;
        int id;
        char name[10];
    };
    int main(){}
    // g++ cpp.cpp -o test,会编译失败,
    // error: member ‘Student T::s’ with constructor not allowed in union
    // note: unrestricted unions only available with -std=c++11 or -std=gnu++11
    

    比如以上这段程序,用C++98编译会失败,用C++11可以。
    C++98会判断Student是个非POD类型,不能放在union里,把自定义的构造函数去掉,在C++98中就可以了。
    C++11没有这个限制,只要是非引用类型,都可以成为union的成员,称为”非受限联合体“。

    非受限联合体的静态成员

    C++11非受限联合体有个限制是,不允许静态成员变量存在,允许静态成员函数存在。联合体里的静态成员存在意义不大,此时union只能作为个namespace来用,例如以下程序。

    #include <iostream>
    using namespace std;
    union T {
        static long Get() {
            return 32;
        }
    };
    int main() {
        cout << T::Get() << endl;
    }
    // 这个程序C++98也能编译通过
    // 如果要带个静态成员变量,比如改成以下形式,C++98编译不过,换成C++11可以编译通过
    union T {
        const static long L = 32;
        static long Get() {
            return L;
        }
    };
    // error: in C++98 ‘T::L’ may not be static because it is a member of a union
    // 如果把const删掉,那C++11也编译不过
    

    非受限联合体与构造函数

    C++11非受限联合体的另一个限制是,如果成员类有非平凡的构造函数,会初始化失败,因为标准规定union会自动对未在初始化成员列表中的成员赋默认值,如果有非平凡构造函数,默认构造函数会被删除,union会因找不到默认构造函数而初始化失败,默认析构函数同理,例如以下程序,string有非平凡构造函数。

    #include <string>
    using namespace std;
    union T {
        string s;
        int n;
    };
    int main() {
        T t;
    }
    // error: use of deleted function ‘T::T()’
    // error: union member ‘T::s’ with non-trivial ‘std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::basic_string() [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Alloc = std::allocator<char>]’
    // error: use of deleted function ‘T::~T()’
    // error: union member ‘T::s’ with non-trivial ‘std::__cxx11::basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::~basic_string() [with _CharT = char; _Traits = std::char_traits<char>; _Alloc = std::allocator<char>]’
    

    解决办法是手动定义union的构造函数,去初始化各成员。采用placement new将s构造在其地址&s上。这样就能通过编译了。

    #include <string>
    using namespace std;
    union T {
            string s;
            int n;
    public:
            T() {
                    new (&s) string;
            }
            ~T() {
                    s.~string();
            }
    };
    int main() {
            T t;
    }
    // C++11可编译通过,C++98不行,会提示不允许string成员
    

    匿名非受限联合体

    匿名联合体可以直接访问成员名。在以下例子中,匿名联合体起到了“变长成员”的作用,节省空间,避免维护多个成员。

    #include <cstring>
    using namespace std;
    struct Student {
            Student(bool g, int a): gender(g), age(a) {}
            bool gender;
            int age;
    };
    class Singer {
            public:
                    enum Type {STUDENT, NATIVE, FOREIGNER};
                    Singer(bool g, int a): s(g, a) {t = STUDENT;}
                    Singer(int i): id(i) {t = NATIVE;}
                    Singer(const char* n, int s) {
                            int size = (s > 9)? 9 : s;
                            memcpy(name, n, size);
                            name[s] = '\0';
                            t = FOREIGNER;
                    }
                    ~Singer(){}
            private:
                    Type t;
                    union {
                            Student s;
                            int id;
                            char name[10];
                    };
    };
    int main() {
            Singer(true, 13);
            Singer(310217);
            Singer("J Michael", 9);
    }
    

    不过我本人觉得书里的这个case不切实际,非要挤在一起,为何不拆成三个类。

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