参考资料

microsoft_trivial-standard-layout-and-pod-types
stackoverflow_trivial-vs-standard-layout-vs-pod
When is a type in c++11 allowed to be memcpyed?
is_pod vs is_trivial vs is_trivially_copyable vs is_standard_layout

关于layout

单词layout用于表示class、struct或union对象在内存中的分布，有些对象是连续占用内存区间的，而对于下面几种情况下对应的类对象，the compiler is free to choose a layout：

拥有虚基类的类
有虚函数的类
有不同访问权限数据成员的类(members with different access control)

这些类对象里面的内存可能不是连续分配的，所以不能使用memcpy、memmove类似的函数，也不可以serialized over a network

自C++11起，推出了三种traits，可以用来访问structs和classes的相关属性，分别是：

is_trivial<T>
is_standard_layout<T>
is_pod<T>(C++20开始废弃)
is_literal<T>(C++17废弃，C++20移除)

下面分别介绍这四种类型的区别：

Trivial Type

When a class or struct in C++ has compiler-provided or explicitly defaulted special member functions, then it is a trivial type. Trivial types have a trivial default constructor, trivial copy constructor, trivial copy assignment operator and trivial destructor.

一个类，如果它的默认构造函数、拷贝构造函数、拷贝运算符重载和析构函数都是trivial函数，那它就是Trivial类。

那么如何判断一个函数是否为trivial函数呢，trivial函数需要满足以下几点：

函数是编译器自动生成的
只可以是六种类型的函数：default ctor、copy ctor、dtor、copy assignment operator、move ctor和move assignment operator
函数所在的类里没有虚函数或虚基类
如果函数所在类继承于一个基类，该基类相关的函数也必须是trivial函数
函数所在的类的类成员，也需要是trivial类

总结来说，如果一个类的上述四个函数都是编译器自动生成的，而且该类对应的基类和所有的成员都是trivial类型，且没有虚函数，则该类为trivial type。

参考代码如下：

#include<type_traits>
struct Trivial
{int i;
private:int j;// 注意，i和j的access不同，所以类Trivial是Trivial类，但不是standard layout类
};struct Trivial2
{int i;Trivial2(int a, int b) : i(a), j(b) {}Trivial2() = default;
private:int j;   // Different access control
};struct NotTrivial
{int a;NotTrivial() :a(0) {};// 自定义ctor会让编译器不再生成default ctor
};struct NotTrivial2
{int a;virtual void Func() {}
};
int main()
{cout << std::is_trivial<Trivial>() << endl;      // print 1cout << std::is_trivial<Trivial2>() << endl;    // print 1cout << std::is_trivial<NotTrivial>() << endl;  // print 0cout << std::is_trivial<NotTrivial2>() << endl; // print 0
}

trivial函数
trivial函数会影响以下方面(出自C++ Concurrency In Action(Second Edition) P361)：

对于principle of three里的三个函数: 只有copy ctor、copy assignment operator和dtor都为trivial函数的类对应的对象，才可以用memcpy或memmove来进行对象的复制
用于constexpr函数的Literal Types，需要有trivial copy ctor、trivial copy assignment operator和trivial dtor函数
如果一个类，其default ctor、copy assignment operator、copy ctor和dtor都为trivial函数，则该class can be used in a union with a user-defined ctor and dtor
如果一个类，定义了trivial copy assignment operator，则该类可以用于std::atomic<>从而提供a vlue of that type with atomic operations

Standard Layout

在layout部分里已经介绍过了，如果一个类是Standard Layout类，那么该类的对象在内存上的分配是连续的。

standard layout类应该具有以下特点：

没有虚函数或者虚基类
所有的非static的data members都是相同的访问级别
所有的非static的data members都是standard layout类的对象
如果有基类，基类也是standard layout
has no base classes of the same type as the first non-static data member.
满足以下两个条件之一：
（一）派生类没有非static成员，基类有，但又不可以同时继承于多个拥有non-static数据成员的基类
（二）如果继承于一个基类，则该基类不可有非static的data members

举个例子：

// 虽然SL不是trivial类，但却是standard layout类
struct SL
{// All members have same access:int i;int j;SL(int a, int b) : i(a), j(b) {} // User-defined constructor OK
};

当继承的基类也有非static数据成员时，该类不是standard layout类：

struct Base
{int i;int j;
};// Derived类不是standard layout类, std::is_standard_layout<<Derived> == false!
struct Derived : public Base
{int x;int y;
};struct Base2
{void Foo() {}
};// std::is_standard_layout<<Derived2> == true
struct Derived2 : public Base2
{int x;int y;
};

POD types

When a class or struct is both trivial and standard-layout, it is a POD (Plain Old Data) type. The memory layout of POD types is therefore contiguous and each member has a higher address than the member that was declared before it, so that byte for byte copies and binary I/O can be performed on these types. Scalar types such as int are also POD types. POD types that are classes can have only POD types as non-static data members.

如果一个class或stuct，既是trivial类，也是standard layout类，那么该类是POD类。

POD类是老版的C语言对类型的形容，实际上，它可以分为两个部分，trivial和standard layout，所以新的C++版本把POD进行了进一步细分，在C++20开始，废弃了is_pod<T>对应的trait

对于POD类T，new T() is value-initialization(will value-initialize all members) ,and new T will not initialize the members (default-initialization).

举个代码的例子：

#include <type_traits>
#include <iostream>using namespace std;struct B
{protected:virtual void Foo() {}
};// A继承于一个有虚函数的基类，所以A既不是trivial也不是standard layout
struct A : B
{int a;int b;void Foo() override {} // Virtual function
};// Trivial but not standard-layout
struct C
{int a;
private:int b;   // Different access control，成员访问权限不同
};// Standard-layout but not trivial
struct D
{int a;int b;D() {} //User-defined constructor, 有自定义的default ctor
};struct POD
{int a;int b;
};int main()
{cout << boolalpha;cout << "A is trivial is " << is_trivial<A>() << endl; // falsecout << "A is standard-layout is " << is_standard_layout<A>() << endl;  // falsecout << "C is trivial is " << is_trivial<C>() << endl; // truecout << "C is standard-layout is " << is_standard_layout<C>() << endl;  // falsecout << "D is trivial is " << is_trivial<D>() << endl;  // falsecout << "D is standard-layout is " << is_standard_layout<D>() << endl; // truecout << "POD is trivial is " << is_trivial<POD>() << endl; // truecout << "POD is standard-layout is " << is_standard_layout<POD>() << endl; // truereturn 0;
}

Literal types

还有一个trait，叫is_literal<T>，literal类型的类，其layout可以在Compile Time确定，具体有如下类型：

void
scalar types，比如int, double等
references
Arrays of void, scalar types or references
A class that has a trivial destructor, and one or more constexpr constructors that are not move or copy constructors. Additionally, all its non-static data members and base classes must be literal types and not volatile.

四种类型的类的关系

POD、standard layout、trivial和literal type的关系应该是这样（我自己画的，不一定准确）：

如何判断一个类的对象是否可以用memcpy来复制

根据前面的介绍，应该是需要该类为standard layout类，而查阅资料后发现，其实只要is_trivially_copyable<T>::value返回true，即可，即使不满足standard layout，也可以使用memcpy，比如下面的类：

struct T {int i;
private:int j;
};

也就是说，不用满足standard layout的类，也可以使用memcpy和memcopy，在C++ Concurrency In Action(Second Edition)里提到：

Objects with trivial copy constructors, trivial copy assignment operators, and trivial destructors can be copied with memcpy or memmove

至于std::is_standard_layout，则一般用于保证C++与其他语言（比如C语言）的内存分布一致。

std::is_standard_layou is useful for communicating with other languages (for creating language bindings to native C++ libraries e.g.), and that’s why a standard-layout class has the same memory layout of the equivalent C struct or union.

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