Простая структура данных

Простые структуры данных имеют две особенности.

• Стандартный Паскаль
• Си

В C++ POD определяется от противного. Тип данных является POD’ом, если:

• у него нет конструктора, деструктора и копирующей операции присваивания (то есть operator=, принимающего на входе тот же тип);
• среди нестатических полей нет ссылок C++, не-POD’ов, private и protected;
• нет виртуальных методов;
• все его базовые классы, если таковые имеются, тоже являются POD'ами.

По стандарту C++ простой тип данных устроен в точности так, как описано (и полностью совместим побайтно по раскладке в памяти со структурой C). Управляемую же структуру компилятор может реорганизовать так, как он сочтёт наиболее эффективным.

Определение POD до C++ 11:

Агрегатом называется либо массив, либо же класс, не имеющий:

• private или protected нестатических полей
• он сам и все его базы по всей цепочке наследования не имеют явно написанных конструкторов
• виртуальных базовых классов, а также базовых классов private или protected
• виртуальных методов.

Агрегат можно инициализировать (как в Си) списком вида = {1, 2, 3};

Скаляром называется:

• число
• указатель
• "указатель на член" (ptom, в синтаксисе C::* ptom)
• enum
• std::nullptr_t

(то есть тип, который не есть класс, массив или ссылка)

PODом называется либо скаляр, либо массив других POD'ов, либо класс, который является агрегатом, и кроме того:

• все нестатические поля есть POD'ы
• нет полей-ссылок
• нет явно написанного operator=()
• нет явно написанного деструктора

«Предсказуемое устройство в памяти» и «отсутствие управляющего кода» — сходные, но разные свойства типа. Например, структуру данных STRRET,[2] которая в Windows служит для передачи строк из одного менеджера памяти в другой, можно «обернуть» в управляющий код, но второе свойство — предсказуемое устройство — остаётся. Поэтому концепция POD’ов в C++11 разделена на три.

Класс называется "имеющим тривиальный конструктор копирования", если верно все перечисленное ниже:

• конструктор копирования автосгенерирован (НЕ написан явно)
• в классе нет виртуальных методов
• у класса нет виртуальных базовых классов
• все базовые классы, а также все поля классовых типов, также имеют тривиальный конструктор копирования.

Автосгенерированный тривиальный конструктор копирования есть memmove().

Точно таким же образом определяются понятия "имеющий тривиальный конструктор умолчания/оператор присваивания/конструктор перемещения/оператор перемещения".

Класс называется "имеющим тривиальный деструктор", если верно все перечисленное ниже:

• деструктор автосгенерирован (НЕ написан явно)
• деструктор не виртуален (по всей цепочке наследования, конечно же)
• все базовые классы, а также все поля классовых типов, также имеют тривиальный деструктор.

Такой класс не требует разрушения, и содержащую его память можно освобождать без очистки.

Класс называется "тривиально копируемым", если у него тривиальны все вышеперечисленные специальные функции-члены (кроме конструктора умолчания, который может быть нетривиален). Скаляры, а также массивы тривиально копируемых объектов, тоже тривиально копируемы. Такие типы могут копироваться через memcpy.

Класс называется "тривиальным", если он тривиально копируем и у него к тому же тривиален конструктор умолчания.

Иными словами, класс является тривиальным, если у него тривиальны:

• конструктор по умолчанию T();
• конструктор копирования T(T&);
• конструктор перемещения T(T&&);
  • Отсюда следует, что у тривиального класса нет виртуальных методов и виртуального наследования.
• деструктор ~T();
• операция присваивания operator=(T&);
• операция перемещения operator=(T&&).
• типы всех полей тривиальны
• все базовые классы, если они есть, также тривиальны

Класс является типом со стандартным устройством, если:

• все нестатические поля имеют одинаковые права доступа (все private, все protected или все public).
• нет виртуальных методов, виртуального наследования.
• нет нестатических полей-ссылок
• все нестатические поля и базовые классы также есть "типы со стандартным устройством".
• не имеет базовых классов с нестатическими полями, или же не имеет нестатических полей в себе самом, при этом имея не более одного базового класса с нестатическими полями (иными словами, все нестатические поля объявлены в одном-единственном классе во всей иерархии наследования).
• не имеет базовых классов того же типа, что первое нестатическое поле.

Поясним последнее условие: в языке не может быть двух разных объектов одного типа с одинаковым адресом, из чего следует, что размер пустого (без нестатических полей) класса не может быть 0 (как минимум 1). Однако для "части B в классе class D : B" сделано исключение, и ее размер (если она пуста) может строго равняться нулю, что приводит к отсутствию каких-либо "прокладок" между началом D и его первым полем. Но при этом, если тип первого поля тоже B, исключение применяться не может, ибо (B*)&d и &(d.field1) указывают на разные объекты одного и того же типа, и потому "прокладка" нужна. Последнее условие из списка выше означает не более чем "в классах стандартного устройства таковая прокладка запрещена".

У таких типов предсказуемое устройство в памяти (например, адрес объекта как целого совпадает с адресом его первого поля, естественно, после reinterpret_cast в один и тот же тип, например в void*), их можно передавать в другую библиотеку времени выполнения и в другие языки программирования.

Тогда POD — это массив других PODов, или скаляр, или тривиальный класс со стандартным устройством, все нестатические поля которого тоже POD’ы.

Для работы с константами, вычисляемыми при компиляции, и статической инициализации в C++11 есть более мягкое понятие — литеральный тип. А именно:

• либо тривиальный конструктор по умолчанию T(), либо какой-нибудь конструктор (кроме конструктора копирования и перемещения) отмечен как constexpr;
• конструктор копирования T(T&) тривиальный;
  • отсюда следует, что у литерального класса нет виртуальных методов и виртуального наследования.
• конструктор перемещения T(T&&) тривиальный или запрещён;
• тривиальный деструктор ~T();
• унаследован от литеральных типов;
• все его нестатические поля литеральные.

Начиная с C++ 03, существует разница между записями T t; и T t();, а равно между new T и new T().

Версия с пустыми скобками называется "инициализация значением", а без них - "инициализация по умолчанию".

Инициализация по умолчанию: если конструктор умолчания тривиален, то не делается ничего, в объекте остается мусор. Если же конструктор умолчания нетривиален, то он исполняется.

Инициализация значением: если есть явно написанный конструктор умолчания, то он исполняется. Если же нет (т.е. если конструктор умолчания тривиален или же сгенерирован автоматически), то объект сначала зануляется, и только потом исполняется конструктор (если он нетривиален). Скалярные типы при инициализации значением зануляются.

Простыми структурами данных считаются все типы, кроме:

• новых строк неограниченной длины (AnsiString, WideString, UnicodeString). Впрочем, если не задевать скрытые управляющие поля, а работать только с данными, System.Copy использовать можно — не забывая, конечно, что несколько строк могут ссылаться на одну память и прежде надо вызвать функцию UniqueString;
• интерфейсов COM;
• динамических массивов;
• типов, которые содержат один из упомянутых трёх;
• новых объектов типа class. Впрочем, TObject, TButton и т. д. — это указатели на объект и всегда являются простыми типами!

• POJO