[C++知识库]实用经验 54 请务必小心使用memcpy()系列函数

我们都知道memcpy、memset、memcmp等内存操作系列函数可帮助我们完成数据的初始化，数据的复制、数据的拷贝等工作。但你知道为什么可这么做吗？

究其原因，是因为在C语言中，无论是内置数据类型、还是自定义数据类型都是POD对象。对于POD对象其内存模型都是可知的、透明的。

什么样的数据对象是POD对象？在C++中，习惯把传统的C风格的struct叫做POD（Plain Old Data）对象。一般来说，POD对象应该具备下述特征：

（1）对于POD类型T的对象，不管这个对象是否拥有类型T的有效值，如果将该对象的底层字节序列复制到一个字符数组中，再将其复制回对象，那么该对象的值与原始值一样。

（2）对于任意的POD类型T，如果两个T指针分别指向两个不同的对象obj1和obj2，如果用memcpy库函数把obj1的值复制到obj2，那么obj2将拥有与obj1相同的值。

简言之，针对POD对象，其二进制内容是可以随便复制的，在任何地方，只要其二进制内容在，就能还原出正确无误的POD对象。对于任何POD对象，都可以使用memset()函数或者其他类似的内存操作函数。我们看POD对象，使用memcpy等函数的例子：

 #include "stdafx.h" 
 #include <cstring> 
 
 // PERSON（人）数据类型为POD数据类型
typedef struct tagPERSON
{ 
    // 名称
	char   szName[16];
	// 年龄
	int     nAge;
	// 性别 是否为男性
	bool   bGender;
}PERSON;

// PERSON  信息打印函数。
void PrintInfo(PERSON * p)
{
	printf("%s,%d,%s/r/n", p-> szName , p-> nAge , (p-> bGender ? "男" : "女")); 
}

int main() 
{
	//  POD对象可以使用初始化列表
	PERSON p1 = {"佟湘玉", 28, false};
	PERSON p3 = {"白展堂", 26, true};
	PrintInfo (&p1);
	PrintInfo (&p3);

	//  将p1转储为char数组
	char  szBytes[sizeof(PERSON)];
	memcpy(szBytes, &p1, sizeof(PERSON));
	PERSON p2  = {0};
	memset(&p2, 0, sizeof(PERSON));
	PrintInfo (&p2);

	//  将char数组还原为p2，并打印输出
	memcpy(&p2, szBytes, sizeof(PERSON));
	PrintInfo (&p2);

	//  将p3复制至p2，并打印输出
	memcpy(&p2, &p3, sizeof(PERSON));
	PrintInfo (&p2);

	return 0;
} 

但对于C++中的非POD对象，我们再使用memset等函数就无法奏效了。这是因为对于POD对象，我们可通过对象的基地址和数据成员的偏移量获取数据成员的地址，这是POD对象遵循的最基本的内存布局假设。但是C++标准中并未对非POD对象的内存布局做任何的假设，不同的编译器在实现非POD对象内存布局是采用不同的布局方案。这是memset系列函数无法奏效的根本原因。

那C++为何引入非POD对象呢？这究其原因还是C++最主要的特征（动态的多态）引起的。支持动态的多态的类都存在虚函数，而虚函数实现的机制在于虚函数表，没有虚函数表动态的多态无法运行。而这个虚函数表必须放在类对象体中，也就是和类对象的数据存放在一块。这就导致了类对象中的数据不采用连续方式存储，被分割成不同的部分。所以，针对非POD对象，贸然的使用memcpy和memset等函数往往会导致不可预料的后果。

请谨记

• 区分哪些对象是POD，对于POD对象你可以大胆的使用memcpy和memset函数。但对于非POD对象，我建议你不要使用memcpy和memset等函数。
• C++中的对象可能是POD的也可能是非POD的。因此在C++中使用memset和memcpy等函数要足够小心。