Menyalin struct dengan anggota yang tidak diinisialisasi

Apakah valid untuk menyalin struct beberapa yang anggotanya tidak diinisialisasi?

Saya menduga itu adalah perilaku yang tidak terdefinisi, tetapi jika demikian, itu membuat meninggalkan anggota yang tidak diinisialisasi dalam sebuah struct (bahkan jika anggota tersebut tidak pernah digunakan secara langsung) sangat berbahaya. Jadi saya bertanya-tanya apakah ada sesuatu dalam standar yang memungkinkannya.

Misalnya, apakah ini valid?

struct Data {
  int a, b;
};

int main() {
  Data data;
  data.a = 5;
  Data data2 = data;
}

Ya, jika anggota yang tidak diinisialisasi bukan tipe karakter sempit yang tidak ditandatangani atau std::byte, kemudian menyalin struktur yang berisi nilai tak tentu ini dengan konstruktor salinan yang didefinisikan secara implisit adalah perilaku yang tidak ditentukan secara teknis, karena untuk menyalin variabel dengan nilai tak tentu dari jenis yang sama, karena dari [dcl.init] / 12 .

Ini berlaku di sini, karena copy constructor yang dihasilkan secara implisit, kecuali untuk unions, didefinisikan untuk menyalin setiap anggota secara individual seolah-olah dengan inisialisasi langsung, lihat [class.copy.ctor] / 4 .

Ini juga tunduk pada masalah CWG aktif 2264 .

Saya kira dalam praktiknya Anda tidak akan memiliki masalah dengan itu.

Jika Anda ingin 100% yakin, menggunakan std::memcpyselalu memiliki perilaku yang terdefinisi dengan baik jika jenisnya dapat disalin secara sepele , bahkan jika anggota memiliki nilai tak tentu.

Selain masalah-masalah ini, Anda harus selalu menginisialisasi anggota kelas Anda dengan benar dengan nilai yang ditentukan pada konstruksi, dengan asumsi Anda tidak memerlukan kelas untuk memiliki konstruktor default sepele . Anda dapat melakukannya dengan mudah menggunakan sintaks penginisialisasi anggota default untuk misalnya menginisialisasi nilai anggota:

struct Data {
  int a{}, b{};
};

int main() {
  Data data;
  data.a = 5;
  Data data2 = data;
}

Secara umum, menyalin data yang tidak diinisialisasi adalah perilaku yang tidak terdefinisi karena data itu mungkin berada dalam kondisi terperangkap. Mengutip halaman ini :

Jika representasi objek tidak mewakili nilai apa pun dari jenis objek, itu dikenal sebagai representasi perangkap. Mengakses representasi jebakan dengan cara apa pun selain membacanya melalui ekspresi nilai tinggi dari tipe karakter adalah perilaku yang tidak terdefinisi.

Signalling NaN dimungkinkan untuk tipe floating point, dan pada beberapa platform bilangan bulat mungkin memiliki representasi trap.

Namun, untuk jenis yang dapat disalin sepele , dimungkinkan untuk digunakan memcpyuntuk menyalin representasi mentah objek. Melakukannya aman karena nilai objek tidak ditafsirkan, dan sebaliknya urutan byte mentah representasi objek disalin.

Dalam beberapa kasus, seperti yang dijelaskan, Standar C ++ memungkinkan kompiler untuk memproses konstruksi dengan cara apa pun yang menurut pelanggan mereka paling berguna, tanpa mengharuskan perilaku dapat diprediksi. Dengan kata lain, konstruksi semacam itu memanggil "Perilaku Tidak Terdefinisi". Itu tidak berarti, bagaimanapun, bahwa konstruksi seperti itu dimaksudkan untuk "dilarang" karena Standar C ++ secara eksplisit mengesampingkan yurisdiksi atas apa yang "boleh" dilakukan oleh program yang dibentuk dengan baik. Sementara saya tidak mengetahui adanya dokumen Rationale yang diterbitkan untuk Standar C ++, fakta bahwa itu menggambarkan Perilaku Tidak Terdefinisi seperti halnya C89 akan menyarankan makna yang dimaksudkan adalah serupa: "Perilaku tidak terdefinisi memberikan lisensi implementor untuk tidak menangkap kesalahan program tertentu yang sulit. untuk mendiagnosis.

Ada banyak situasi di mana cara paling efisien untuk memproses sesuatu akan melibatkan penulisan bagian-bagian dari struktur yang akan dipedulikan kode hilir, sementara mengabaikan yang tidak dipedulikan kode hilir. Mengharuskan program menginisialisasi semua anggota struktur, termasuk yang tidak ada yang peduli, akan menghambat efisiensi.

Lebih lanjut, ada beberapa situasi di mana mungkin paling efisien untuk memiliki data yang tidak diinisialisasi berperilaku dengan cara non-deterministik. Misalnya, diberikan:

struct q { unsigned char dat[256]; } x,y;

void test(unsigned char *arr, int n)
{
  q temp;
  for (int i=0; i<n; i++)
    temp.dat[arr[i]] = i;
  x=temp;
  y=temp;
}

jika kode hilir tidak akan peduli dengan nilai-nilai elemen apa pun x.datatau y.datyang indeksnya tidak tercantum arr, kode tersebut mungkin dioptimalkan untuk:

void test(unsigned char *arr, int n)
{
  q temp;
  for (int i=0; i<n; i++)
  {
    int it = arr[i];
    x.dat[index] = i;
    y.dat[index] = i;
  }
}

Peningkatan dalam efisiensi ini tidak akan mungkin jika programmer diminta untuk secara eksplisit menulis setiap elemen temp.dat , termasuk yang hilir tidak akan peduli, sebelum menyalinnya.

Di sisi lain, ada beberapa aplikasi yang penting untuk menghindari kemungkinan kebocoran data. Dalam aplikasi seperti itu, mungkin berguna untuk memiliki versi kode yang diinstruksikan untuk menjebak setiap upaya untuk menyalin penyimpanan yang tidak diinisialisasi tanpa memperhatikan apakah kode hilir akan melihatnya, atau mungkin berguna untuk memiliki jaminan implementasi bahwa penyimpanan apa pun yang isinya dapat dibocorkan akan menjadi nol atau ditimpa dengan data yang tidak rahasia.

Dari apa yang dapat saya katakan, Standar C ++ tidak berusaha untuk mengatakan bahwa salah satu dari perilaku ini cukup berguna daripada yang lain untuk membenarkan mandatnya. Ironisnya, kurangnya spesifikasi ini dapat dimaksudkan untuk memfasilitasi optimasi, tetapi jika programmer tidak dapat mengeksploitasi segala jenis jaminan perilaku yang lemah, setiap optimasi akan dinegasikan.

Karena semua anggota Dataadalah tipe primitif, data2akan mendapatkan "salinan bit-demi-bit" yang tepat dari semua anggota data. Jadi nilai data2.bakan persis sama dengan nilai data.b. Namun, nilai pasti dari data.btidak dapat diprediksi, karena Anda belum menginisialisasi secara eksplisit. Ini akan tergantung pada nilai byte di wilayah memori yang dialokasikan untuk data.