Як читати:
Ця стаття досить довга. Якщо ви хочете дізнатися як про агрегати, так і про PODS (Plain Old Data), знайдіть час і прочитайте їх. Якщо вас цікавлять саме агрегати, читайте лише першу частину. Якщо вас цікавлять лише ПОД, то спершу слід ознайомитись із визначенням, наслідками та прикладами агрегатів, а потім ви можете перейти до ПОД, але я все ж рекомендую прочитати першу частину повністю. Поняття агрегатів є важливим для визначення ПДР. Якщо ви виявите помилки (навіть незначні, включаючи граматику, стилістику, форматування, синтаксис тощо), будь ласка, залиште коментар, я відредагую.
Ця відповідь стосується C ++ 03. Інші стандарти C ++ див:
Що таке агрегати і чому вони особливі
Формальне визначення зі стандарту C ++ ( C ++ 03 8.5.1 §1 ) :
Сукупність - це масив або клас (п. 9) без оголошених користувачем конструкторів (12.1), без приватних або захищених нестатичних членів даних (п. 11), без базових класів (п. 10) і без віртуальних функцій (10.3 ).
Отже, добре, давайте розберемо це визначення. Перш за все, будь-який масив - це сукупність. Клас також може бути сукупним, якщо… зачекайте! нічого не сказано про структури чи об'єднання, чи не можуть вони бути агрегатами? Так вони можуть. В C ++ термін classвідноситься до всіх класів, структур та об'єднань. Отже, клас (або структура, або об'єднання) - це сукупність, якщо і лише тоді, коли вона відповідає критеріям із наведених вище визначень. Що означають ці критерії?
Це не означає, що агрегатний клас не може мати конструкторів, адже він може мати конструктор за замовчуванням та / або конструктор копій, якщо вони неявно оголошені компілятором, а не явно користувачем.
Немає приватних або захищених нестатичних членів даних . Ви можете мати стільки приватних і захищених функцій членів (але не конструкторів), а також стільки приватних або захищених статичних даних членів і функцій членів, скільки вам подобається, і не порушувати правила для сукупності класів
Сукупний клас може мати оголошений користувачем / визначений користувачем оператор присвоєння копії та / або деструктор
Масив - це сукупність, навіть якщо це масив неагрегатного типу класу.
Тепер розглянемо кілька прикладів:
class NotAggregate1
{
virtual void f() {} //remember? no virtual functions
};
class NotAggregate2
{
int x; //x is private by default and non-static
};
class NotAggregate3
{
public:
NotAggregate3(int) {} //oops, user-defined constructor
};
class Aggregate1
{
public:
NotAggregate1 member1; //ok, public member
Aggregate1& operator=(Aggregate1 const & rhs) {/* */} //ok, copy-assignment
private:
void f() {} // ok, just a private function
};
Ви отримуєте ідею. Тепер давайте подивимося, як агрегати особливі. Вони, на відміну від неокупних класів, можуть бути ініціалізовані фігурними дужками {}. Цей синтаксис ініціалізації зазвичай відомий для масивів, і ми щойно дізналися, що це агрегати. Отже, почнемо з них.
Type array_name[n] = {a1, a2, …, am};
якщо (m == n)
i- й елемент масиву ініціалізується з i
else, якщо (m <n)
перші m елементів масиву ініціалізовані з 1 , 2 , ..., a m та іншимиn - mелементами є, якщо можливо, значенням ініціалізовано (див. нижче для пояснення терміна)
інше, якщо (m> n)
компілятор видасть помилку
ще (це той випадок, коли n зовсім не вказано int a[] = {1, 2, 3};)
розмір масив (n) вважається рівним m, томуint a[] = {1, 2, 3};еквівалентнийint a[3] = {1, 2, 3};
Коли об'єкт скалярного типу ( bool, int, char, double, покажчики і т.д.) є значенням инициализирован це означає , що вона инициализируется 0для даного типу ( falseдля bool, 0.0для doubleі т.д.). Коли об'єкт типу класу з оголошеним користувачем конструктором за замовчуванням ініціалізується за значенням, його конструктор за замовчуванням викликається. Якщо конструктор за замовчуванням визначено неявно, то всі нестатичні члени рекурсивно ініціалізуються за значенням. Це визначення є неточним і трохи невірним, але воно повинно дати вам основну думку. Посилання не може бути ініціалізовано значенням. Ініціалізація значення для неагрегованого класу може не вдатися, якщо, наприклад, клас не має відповідного конструктора за замовчуванням.
Приклади ініціалізації масиву:
class A
{
public:
A(int) {} //no default constructor
};
class B
{
public:
B() {} //default constructor available
};
int main()
{
A a1[3] = {A(2), A(1), A(14)}; //OK n == m
A a2[3] = {A(2)}; //ERROR A has no default constructor. Unable to value-initialize a2[1] and a2[2]
B b1[3] = {B()}; //OK b1[1] and b1[2] are value initialized, in this case with the default-ctor
int Array1[1000] = {0}; //All elements are initialized with 0;
int Array2[1000] = {1}; //Attention: only the first element is 1, the rest are 0;
bool Array3[1000] = {}; //the braces can be empty too. All elements initialized with false
int Array4[1000]; //no initializer. This is different from an empty {} initializer in that
//the elements in this case are not value-initialized, but have indeterminate values
//(unless, of course, Array4 is a global array)
int array[2] = {1, 2, 3, 4}; //ERROR, too many initializers
}
Тепер давайте подивимось, як агрегатні класи можна ініціалізувати дужками. Приблизно так само. Замість елементів масиву ми ініціалізуємо нестатичні члени даних у порядку їх появи у визначенні класу (всі вони є загальнодоступними за визначенням). Якщо ініціалізаторів менше, ніж членів, решта ініціалізуються за значенням. Якщо неможливо ініціалізувати значення одного з членів, які не були явно ініціалізовані, ми отримуємо помилку під час компіляції. Якщо є більше ініціалізаторів, ніж потрібно, ми також отримуємо помилку часу компіляції.
struct X
{
int i1;
int i2;
};
struct Y
{
char c;
X x;
int i[2];
float f;
protected:
static double d;
private:
void g(){}
};
Y y = {'a', {10, 20}, {20, 30}};
У наведеному вище прикладі y.cініціалізується з 'a', y.x.i1з 10, y.x.i2з 20, y.i[0]з 20, y.i[1]з 30і y.fініціалізується значення, тобто ініціалізується з 0.0. Захищений статичний член dвзагалі не ініціалізується, оскільки він є static.
Об'єднані об'єднання відрізняються тим, що ви можете ініціалізувати лише їх першого члена дужками. Я думаю, що якщо ви достатньо просунуті в C ++, щоб навіть розглянути можливість використання спілок (їх використання може бути дуже небезпечним і потрібно ретельно продумати), ви можете самі знайти правила для спілок у стандарті :).
Тепер, коли ми знаємо, що особливого в агрегатах, спробуємо розібратися в обмеженнях класів; тобто чому вони там є. Ми повинні розуміти, що ініціалізація за допомогою фігурних дужок означає, що клас - це не що інше, як сума його членів. Якщо присутній визначений користувачем конструктор, це означає, що користувачеві необхідно виконати додаткову роботу для ініціалізації членів, тому ініціалізація дужок була б неправильною. Якщо віртуальні функції присутні, це означає, що об'єкти цього класу мають (у більшості реалізацій) вказівник на так званий vtable класу, який встановлений у конструкторі, тому ініціалізація дужок була б недостатньою. Ви можете визначити решту обмежень аналогічно вправі :).
Так достатньо про агрегати. Тепер ми можемо визначити більш суворий набір типів, до речі, POD
Що таке ПОД і чому вони особливі
Формальне визначення зі стандарту C ++ ( C ++ 03 9 §4 ) :
POD-структура - це сукупний клас, який не має нестатичних членів даних типу не-POD-структура, не-POD-об'єднання (або масив таких типів) або посилання, і не має визначеного користувачем оператора призначення копії та немає визначений користувачем деструктор. Аналогічно, підключення POD - це сукупне об'єднання, яке не має нестатичних членів даних типу не-POD-структура, не-POD-об'єднання (або масив таких типів) або посилання, і не має визначеного користувачем оператора призначення копії і немає визначеного користувачем деструктора. Клас POD - це клас, який є або структурою POD, або об'єднанням POD.
Ого, цей складніше розбирати, чи не так? :) Давайте залишимо профспілки (на тих же підставах, що і вище) і перефразовуємо трохи чіткіше:
Сукупний клас називається POD, якщо він не має визначеного користувачем оператора присвоєння копії та деструктора, і жоден з його нестатичних членів не є класом POD, масивом non-POD або посиланням.
Що означає це визначення? (Чи згадав я POD для стенду Plain Old Data ?)
- Усі класи POD - це сукупності, або, якщо говорити навпаки, якщо клас не є сукупним, то він точно не є POD
- Класи, як і структури, можуть бути POD, хоча стандартний термін є POD-структура для обох випадків
- Як і у випадку з агрегатами, не має значення, які статичні члени мають клас
Приклади:
struct POD
{
int x;
char y;
void f() {} //no harm if there's a function
static std::vector<char> v; //static members do not matter
};
struct AggregateButNotPOD1
{
int x;
~AggregateButNotPOD1() {} //user-defined destructor
};
struct AggregateButNotPOD2
{
AggregateButNotPOD1 arrOfNonPod[3]; //array of non-POD class
};
Класи POD, підрозділи POD, скалярні типи та масиви таких типів спільно називаються типами POD.
ПДР багато в чому особливі. Я наведу лише кілька прикладів.
POD-класи є найближчими до C-структур. На відміну від них, POD можуть мати функції членів та довільні статичні елементи, але жоден з цих двох не змінює компонування пам'яті об'єкта. Отже, якщо ви хочете написати більш-менш портативну динамічну бібліотеку, яку можна використовувати з C та навіть .NET, вам слід спробувати зробити так, щоб усі експортовані функції приймали та повертали лише параметри POD-типів.
Термін експлуатації об'єктів типу не POD починається після закінчення конструктора і закінчується, коли деструктор закінчився. Для класів POD термін служби починається, коли сховище для об'єкта зайнято, і закінчується, коли це сховище звільнене або використане повторно.
Для об'єктів типів POD стандартно гарантується, що коли ви memcpyвмістите ваш об'єкт у масив char або непідписаний char, а потім memcpyвміст назад у ваш об'єкт, об'єкт буде зберігати своє початкове значення. Зауважте, що немає такої гарантії для об'єктів, що не належать до POD. Також ви можете сміливо копіювати об’єкти POD memcpy. Наступний приклад передбачає, що T - тип POD:
#define N sizeof(T)
char buf[N];
T obj; // obj initialized to its original value
memcpy(buf, &obj, N); // between these two calls to memcpy,
// obj might be modified
memcpy(&obj, buf, N); // at this point, each subobject of obj of scalar type
// holds its original value
goto заява. Як ви можете знати, незаконно (компілятор повинен помилитися) здійснювати перехід через goto з точки, коли якась змінна ще не була в обсягах, до точки, де вона вже є в області застосування. Це обмеження застосовується лише в тому випадку, якщо змінна не має типу POD. У наступному прикладі f()неправильно формується, тоді як g()він добре формується. Зауважте, що компілятор Microsoft занадто ліберальний з цим правилом - він видає попередження в обох випадках.
int f()
{
struct NonPOD {NonPOD() {}};
goto label;
NonPOD x;
label:
return 0;
}
int g()
{
struct POD {int i; char c;};
goto label;
POD x;
label:
return 0;
}
Гарантується, що на початку об’єкта POD не буде прокладки. Іншими словами, якщо перший член стручка-CLASS A є тип T, ви можете сміливо reinterpret_castвід A*до T*і отримати покажчик на перший елемент , і навпаки.
Список продовжується і продовжується…
Висновок
Важливо зрозуміти, що саме таке ПОД, оскільки багато мовних особливостей, як бачите, поводяться по-різному.