POD (程序设计)
 |
Plain old data structure, 缩写为POD, 是C++语言的标准中定义的一类数据结构[1]，主要用于C++与C语言的数据结构对象的兼容目的。
定义
POD类型包括下述C++类型，以及其cv-qualified的类型，还有以其为基类型的数组类型[2]:
- 标量类型(scalar type)
- POD类类型(POD class type)
标量类型
术语标量类型包括下述C++类型范畴, 以及其cv-qualified类型[3]:
- 算术类型(arithmetic type)
- 枚举类型(enumeration type)
- 指针类型(pointer type)
- 指针到成员类型(pointer-to-member type)
术语算术类型包括下述C++类型范畴[4]:
- 整数类型(integral type)
- 浮点类型(floating type)
术语整数类型包括下述C++类型范畴[5]:
- 有符号整数类型 (signed char, short, int, long),
- 无符号整数类型(unsigned char, unsigned short, unsigned int, unsigned long),
- 字符类型char与宽字符类型wchar_t
- 布尔类型bool.
术语浮点类型包括C++的float, double, and long double类型[6].
术语枚举类型包括各种枚举类型，即命名的常量值(named constant values)的集合[7].
术语指针类型包括下述C++类型范畴[8]:
- 空指针pointer-to-void (void *),
- 对象指针pointer-to-object与指向静态数据成员的指针pointer-to-static-member-data (都是形如为T*，其中T是对象类型),
- 函数指针pointer-to-function与指向静态成员函数的指针pointer-to-static-member-function (都是形如T (*)(...)，T是函数的返回值的类型).
术语指针到成员类型包括下述C++类型范畴[9]:
- 指针到非静态数据成员(pointer-to-nonstatic-member-data), 形如T C::* 表示指向类C的类型为T的数据成员的指针；
- 指针到非静态成员函数(pointer-to-nonstatic-member-functions), 形如T (C::*)(...) 表示指向类C的返回值类型为T的成员函数的指针.
POD类类型
POD类类型是指聚合类(aggregate classes, 即POD-struct types)与聚合union (POD-union types)，且不具有下述成员[10]:
- 指针到成员类型的非静态数据成员(包括数组)
- 非POD类类型的非静态数据成员(包括数组)
- 引用类型的(reference type)非静态数据成员,
- 用户定义的拷贝与赋值算子
- 用户定义的析构函数.
术语聚合是指任何的数组或者类，且不具有下述特征[11]:
- 用户定义的构造函数
- 私有或保护的非静态数据成员
- 基类
- 虚函数.
可见，POD类类型就是指class、struct、union，且不具有用户定义的构造函数、析构函数、拷贝算子、赋值算子；不具有继承关系，因此没有基类；不具有虚函数，所以就没有虚表；非静态数据成员没有私有或保护属性的、没有引用类型的、没有非POD类类型的（即嵌套类都必须是POD）、没有指针到成员类型的（因为这个类型内含了this指针）。
用途
POD类型在源代码兼容于ANSI C时非常重要。POD对象与C语言的对应对象具有共同的一些特性，包括初始化、复制、内存布局、寻址。
一个例子是下述C++的new表达式中的对象初始化，POD与non-POD的区别[12]:
| 表达式 | POD类型T | non-POD类型T |
|---|---|---|
| new T | 不初始化 | 缺省初始化 |
| new T() | 总是缺省初始化 | |
| new T(x) | 总是调用构造函数初始化 | |
因此，non-POD类型的对象或数组总是被初始化；而POD类型的对象或数组可能未被初始化.
其它与POD相关的C++特性:
- 内存布局——POD对象的组成字节是连续的[13].
"POD-struct ... types are layout-compatible if they have the same number of members, and corresponding members (in order) have layout-compatible types"[14].
POD-union ... types are layout-compatible if they have the same number of members, and corresponding members (in any order) have layout-compatible types"[15].
- 初始化——对于non-const POD对象，如果没有初始化声明时，具有不确定的初值(indeterminate initial value) [16]. POD对象的缺省初始化为0值[17]. 静态POD对象初始化为给定的初值，如果是局部静态POD对象，在进入所在作用域之前初始化[18][§6.7, ¶4]; 对于非局部静态POD对象，在任何动态初始化之前赋予初值[19].
- 拷贝——POD对象可直接拷贝(例如用memcpy())到其它字符数组或相同POD类型的对象，保持其值不变[20]。POD类型可以用作标准模板字符串类的字符[21]. 由于这个原因，函数的返回值如果是non-POD类型，则不能通过寄存器传递函数的返回值。
- 寻址——一个POD对象的地址可以是一个地址常量表达式[22]；一个对POD成员的引用可以是一个引用常量表达式[23]. 一个POD-struct对象的指针，适合用reinterpret_cast转换到它的初始值[24].
参见
参考文献
- ^ ISO/IEC 14882, first edition, 1998-09-01 p. 5, footnote 4]
- ^ 参见C++标准的§3.9, ¶10; §9, ¶4
- ^ 参见C++标准§3.9, ¶10
- ^ 参见C++标准§3.9.1, ¶8
- ^ 参见C++标准§3.9.1, ¶7
- ^ 参见C++标准§3.9.1, ¶8
- ^ 参见C++标准§3.9.1, ¶1; §7.2, ¶1
- ^ 参见C++标准§3.9.2, ¶1
- ^ 参见C++标准§3.9.2, ¶1
- ^ 参见C++标准§9, ¶4
- ^ 参见C++标准§8.5.1, ¶1
- ^ 参见C++标准§5.3.4, ¶15
- ^ 参见C++标准§1.8, ¶5
- ^ 参见C++标准§9.2, ¶14
- ^ 参见C++标准§9.2, ¶15
- ^ 参见C++标准§8.5, ¶9
- ^ 参见C++标准§8.5, ¶5
- ^ 参见C++标准§6.7, ¶4
- ^ 参见C++标准§3.6.2, ¶1
- ^ 参见C++标准§3.9, ¶2与3
- ^ 参见C++标准§21, ¶1
- ^ 参见C++标准§5.19, ¶4
- ^ 参见C++标准§5.19, ¶5
- ^ 参见C++标准§9.2, ¶17