Что такое POD-тип?

POD (Plain Old Data) тип в C++ — это классификация типов данных, объединяющая характеристики тривиально копируемых (trivially copyable) и тривиально конструируемых/деструктируемых (trivially default constructible) типов. По сути, это типы, поведение которых при копировании и перемещении аналогично C-структурам: можно копировать побитово.

До C++11 понятие POD было менее формализованным и касалось в основном простых структур и встроенных типов. В C++11 и последующих стандартах определение стало строже:

Тип является POD, если он одновременно:

1. Тривиально копируемый (Trivially Copyable):

   • Отсутствуют определяемые пользователем операторы копирования (копирующий и перемещающий конструкторы, операторы присваивания).
   • Все нестатические члены данных тривиально копируемы.
   • Нет виртуальных функций или виртуальных базовых классов.

2. Тривиально по умолчанию конструируемый (Trivially Default Constructible):

   • Отсутствует определяемый пользователем конструктор по умолчанию.

Примеры POD-типов:

• Встроенные типы: int, float, char, bool и т.д.
• Массивы POD-типов.
• Классы/структуры, удовлетворяющие вышеописанным критериям.

struct Point {
    int x;
    int y;
    // Отсутствует пользовательский конструктор, деструктор, операторы копирования/присваивания.
    // Все члены данных (int) тривиально копируемы и конструируемы.
}; // Является POD

struct NonPOD {
    NonPOD() : value(0) {} // Определен пользователем конструктор по умолчанию
    int value;
}; // Не является POD из-за пользовательского конструктора

struct AnotherNonPOD {
    virtual void func() {} // Имеет виртуальную функцию
    int value;
}; // Не является POD из-за виртуальной функции

Преимущества работы с POD-типами:

• Простота и предсказуемость поведения при копировании и перемещении.
• Возможность использовать функции C-стиля, работающие с сырой памятью (memcpy, memset).
• Возможность использования placement new для создания объектов в предварительно выделенной памяти без вызова конструктора (для тривиально конструируемых).

struct MyPOD {
    int a;
    double b;
};

MyPOD src = {10, 3.14};
MyPOD dest;

// Можно использовать memcpy для побитового копирования, т.к. MyPOD - POD-тип
memcpy(&dest, &src, sizeof(MyPOD));

// Для не-POD типов memcpy может привести к неопределенному поведению,
// так как могут быть пропущены вызовы конструкторов копирования/присваивания.

Проверить, является ли тип POD, можно с помощью трейтов типов в <type_traits>:

#include <type_traits>

struct MyPOD {
    int a;
    double b;
};

struct NonPOD {
    NonPOD() = default;
    std::string s;
};

int main() {
    static_assert(std::is_pod<MyPOD>::value, "MyPOD should be POD"); // Успех
    static_assert(!std::is_pod<NonPOD>::value, "NonPOD should not be POD"); // Успех
}

В современном C++ более точные характеристики тривиальностью и стандартным расположением (standard layout) чаще используются напрямую, но понимание концепции POD все еще важно. Тип является POD, если он одновременно тривиально копируемый и имеет стандартное расположение (хотя для тривиально конструируемых POD типов это тоже справедливо).