如何在不破坏 vtbl 的情况下做相当于 memset(this, ...) 的操作？答案

【问题标题】：How to do the equivalent of memset(this, ...) without clobbering the vtbl?如何在不破坏 vtbl 的情况下做相当于 memset(this, ...) 的操作？
【发布时间】：2012-10-15 19:28:15
【问题描述】：

我知道 memset 在 class 初始化时不受欢迎。例如，如下所示：

class X { public: 
X() { memset( this, 0, sizeof(*this) ) ; }
...
} ;

如果组合中有 virtual 函数，将破坏 vtbl。

我正在开发一个（庞大的）遗留代码库，它是 C-ish 但用 C++ 编译的，所以所有有问题的成员通常都是 POD，不需要传统的 C++ 构造函数。 C++ 的使用逐渐普及（就像虚函数一样），这让那些没有意识到 memset 具有这些额外的 C++ 优势的开发人员陷入了困境。

我想知道是否有一种 C++ 安全的方法来进行初始的全覆盖零初始化，然后可以在不适合零初始化的情况下进行特定的成员初始化？

我发现了类似的问题memset for initialization in C++ 和zeroing derived struct using memset。这两个都有“不要使用 memset()”的答案，但没有好的选择（尤其是对于可能包含许多成员的大型结构）。

【问题讨论】：

一般你取第一个字段的地址，然后从那里清除。毫无疑问，这违反了一些规则，但它总是对我有用。
另一种选择是为类编写自己的分配例程，这样您就可以确保空间被清除，但 IIRC 对此有限制。
你不是说memset(this, 0, sizeof *this)吗？（是的，这也会破坏 vtbl。）
@HotLicks，似乎这种方法的问题在于知道正确的大小。 sizeof(this) 不可能与 sizeof() 相同。
这不仅仅是关于 vtable，你还可以有非标准的布局成员，memset 也会搞砸。做出选择：用 C 编写（并删除 C++ 部分）或用 C++ 编写（并使用 C++ 习语）。将这两种东西混合起来很危险，而且可能更容易（也更优越）开始花时间一次修复这些类，以便为它们提供适当的构造函数，而无需花言巧语。

标签： c++ initialization

【解决方案1】：

对于每个找到memset 调用的类，添加一个memset 成员函数，该函数忽略指针和大小参数并对所有数据成员进行赋值。

编辑： 实际上，它不应该忽略指针，它应该将它与this 进行比较。在匹配时，为对象做正确的事情，在不匹配时，重新路由到全局函数。

【讨论】：

是的，有一些优点。比在 5 个不同的构造函数中管理列表更容易记住保持更新。

【解决方案2】：

您总是可以将构造函数添加到这些嵌入式结构中，因此可以说它们会自行清除。

【讨论】：

问题实际上是关于在构造函数中放入什么（也就是说，不是 100 个赋值语句）。

【解决方案3】：

试试这个：

template <class T>
void reset(T& t)
{
   t = T();
}

这将使您的对象归零 - 无论它是否是 POD。

但不要这样做：

   A::A() { reset(*this); }

这将在无限递归中调用A::A！！！

试试这个：

  struct AData { ... all A members };
  class  A { 
   public: 
      A() { reset(data); } 
   private: 
      AData data; 
   };

【讨论】：

boost value_initialized: boost.org/doc/libs/1_38_0/libs/utility/value_init.htm 是这样做的吗？
@PeeterJoot 或多或少确实如此。实际上它以更复杂的方式进行，这个 boost 库声称由于一些编译器问题，并且因为我的答案中提出的方式并不总是非 POD 类型的最有效方式，它为此目的使用静态常量变量。但是，如果您寻求 memset 替换 - 我的“简化”方式就足够了。
t = T(); 这不会将对象归零，而是将其替换为默认构造的对象。如果默认构造函数未初始化成员，则该成员仍将保持未初始化状态。如果它将某些东西初始化为非零，它也将保持该值。重置为 default 而不是 all zeros 实际上可能是一件好事，但它们与您建议的不同。
@Shahbaz - 它将 C++ 意义上的对象归零：对于 POD 类型 - 所有数字为零，布尔为 false，指向空值的指针。对于非 POD（您描述的情况），将使用默认构造的对象-因此，如果有人以错误的方式编写默认构造函数-那么没办法-它将失败。但是请参阅我提供的示例 - AData 被定义为简单聚合，因此如果它的成员是具有有效默认构造函数的 POD 或非 POD - 它将始终有效。

【解决方案4】：

这很可怕，但是您可以为这些对象（或在公共基类中）重载operator new/delete，并让实现提供零缓冲。像这样：

class HideousBaseClass
{
public:
    void* operator new( size_t nSize )
    {
        void* p = malloc( nSize );
        memset( p, 0, nSize );
        return p;
    }
    void operator delete( void* p )
    {
        if( p )
            free( p );
    }
};

也可以覆盖 global new/delete 运算符，但这可能会对性能产生负面影响。

编辑：我刚刚意识到这种方法不适用于堆栈分配的对象。

【讨论】：

【解决方案5】：

利用静态实例初始化为零的事实： https://ideone.com/GEFKG0

template <class T>
struct clearable
{
    void clear()
    {
        static T _clear;
        *((T*)this) = _clear;
    };
};

class test : public clearable<test>
{
    public:
        int a;
};

int main()
{
    test _test;
    _test.a=3;
    _test.clear();

    printf("%d", _test.a);

    return 0;
}

但是，上述操作会导致（模板化类的）构造函数被第二次调用。

对于导致没有 ctor 调用的解决方案，可以改用：https://ideone.com/qTO6ka

template <class T>
struct clearable
{
    void *cleared;
    clearable():cleared(calloc(sizeof(T), 1)) {}

    void clear()
    {
        *((T*)this) = *((T*)cleared);
    };
};

...如果您使用的是 C++11 及更高版本，则可以使用以下内容：https://ideone.com/S1ae8G

template <class T>
struct clearable
{
    void clear()
    {
        *((T*)this) = {};
    };
};

【讨论】：

【解决方案6】：

我能找到的更好的解决方案是创建一个单独的结构，您将在其中将必须 memsetted 的成员设置为零。不确定这种设计是否适合您。

这个结构没有 vtable 并且没有扩展。这将只是一大块数据。这种方式 memsetting 结构是安全的。

我做了一个例子：

#include <iostream>
#include <cstring>

struct X_c_stuff {
    X_c_stuff() {
        memset(this,0,sizeof(this));
    }
    int cMember;
};
class X : private X_c_stuff{
public:
    X() 
    : normalMember(3)
    {
        std::cout << cMember << normalMember << std::endl;
    }
private:
    int normalMember;
};

int main() {
    X a;
    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案7】：

您可以使用指针算法来查找要归零的字节范围：

class Thing {
public:
    Thing() {
        memset(&data1, 0, (char*)&lastdata - (char*)&data1 + sizeof(lastdata));
    }
private:
    int data1;
    int data2;
    int data3;
    // ...
    int lastdata;
};

（编辑：我最初为此使用了offsetof()，但有评论指出这仅适用于POD，然后我意识到您可以直接使用会员地址。）

【讨论】：