memcpy 一个非 POD 对象

Posted 2023-02-17

【中文标题】memcpy 一个非 POD 对象

【英文标题】：memcpy a non-POD object

【发布时间】：2014-10-07 03:05:41

【问题描述】：

对于 POD 类型的对象，标准保证当您将对象的内容 memcpy 到一个 char 或 unsigned char，然后将内容 memcpy 回您的对象，该对象将保持其原始值。

现在请注意，对于非 POD 类型的对象没有这样的保证。所以我的问题是为什么会这样？

Source of the text above

【问题讨论】：

memcpy 不能跟随引用/指针，或在复杂对象上调用复制构造函数。它所做的只是获取一块连续的内存，并将其复制到其他地方。

@Kam：考虑通过memcpy 复制std::string。现在有两个对象引用同一个缓冲区。他们每个人都会尝试释放缓冲区。

@Kam：“浅”副本通常对非 POD 类型无效。例如，如果您复制了 std::vector 的字节（包含指向它拥有的内存的指针），然后修改了原始字节（导致它重新分配该内存），然后将字节复制回来，它现在将是无效的，指到它在重新分配之前拥有的内存。因此，您将不再拥有原始的“价值”，而是一些破碎的东西。

@imreal：所有对象，无论是否微不足道，都占用连续字节。我举了一个例子，说明复制非平凡类型的字节如何产生无效行为。

@imreal：不，谢谢，这对我来说太形而上学了。我会让其他人争论“存储区域”是否可以表示连续的字节范围之外的任何内容。

【参考方案1】：

普通可复制类的原因（C++11 主要使用概念普通类和标准布局类而不是POD) 可以被 memcpy'ed 与其他答案/cmets 建议的动态分配无关。当然，如果您确实尝试了具有动态分配的类型的浅拷贝，那么您就是在招惹麻烦。但是您很可能拥有一个带有指针的类型，该指针在用户提供的构造函数中进行动态分配（只要它具有默认构造函数）并符合普通类。

可以保证 memcpy 的实际原因是 普通可复制（以及 标准布局）类型需要占用连续字节的存储空间，而其他对象则不需要.

N3690

1.8.5 除非它是位字段 (9.6)，否则最衍生的对象应具有非零大小并应占用一个或多个 字节的存储空间。基类子对象的大小可能为零。可简单复制或标准布局的对象 类型 (3.9) 应占用连续字节的存储空间。

【讨论】：

@BenVoigt 你是对的，但是普通类只是增加了 2 个要求，所以它更通用。

不。 trivially copyable 更通用（更多类型符合条件）。它还可以使您免于“（只要它具有默认构造函数）”的错误

@BenVoigt 哎呀，你是对的，更多的要求意味着更多的限制。我会改的。

BTW 普通类需要一个普通的默认构造函数。仅仅有一个零参数，甚至是默认的默认构造函数是不够的。

非连续存储的具体示例：想象一个 16 位分段架构，其中 vtable 指针是近指针 ... memcpy'ing 对象到不同的段会破坏 vtable 指针.

【参考方案2】：

我不确定严格来说该标准是否允许您将 memcpy 放入 char 的数组中并再次返回，尽管您肯定会使用 POD 侥幸逃脱。

但是当您开始研究 C++ 可以做的所有复杂事情时，事情就会变得更加模糊。考虑以下几点：

struct ex1;

struct ex2

    ex2(std::unique_ptr<ex1> ptr) : memberptr 
private:
    std::unique_ptr<ex1> member;
;

结构ex2 是只移动的，因为它有一个只移动的成员变量。那么如果我们使用memcpy 来构造ex2 实例的逐位相同副本会发生什么？我们最终得到了两个都认为自己拥有成员指针的对象。当其中第二个被删除时会发生什么？你明白了。

【讨论】：

字节数组不拥有任何东西。问题是为什么您不能将非 POD 存储到字节数组然后将其复制回来，而不是为什么您不能将其存储到另一个非 POD 然后使用另一个非 POD。除了该语言没有所有权概念之外，它是一个更高级别的构造，您可以将其应用于 bith 智能指针和常规指针（它们是 POD）。

【参考方案3】：

这种序列化失败的特殊情况是具有虚拟成员的类型。如果一个类型有一个虚拟成员，那么它就有一个 vtable。该表将包含指向每个虚拟成员的实现的指针。

如果 char 数组中的序列化数据跨越进程边界（您通过网络发送它，或者将其写入磁盘并从不同进程读回），那么您写出的 vtable 指针可能不再是有效，并且调用任何虚拟成员都会导致未定义的行为。

【讨论】：

如果你跨越了进程边界，那么无论你在哪里复制绝对不是“回到你的对象”。这是一个完全不同的对象。这不是这个问题的主题。