C++ 陷阱：為何非 POD 類型絕不可用 memcpy

核心結論

memcpy 執行「位元級淺拷貝」，僅複製記憶體比特模式。 若類型管理動態資源（指標、檔案句柄、鎖等）或包含此類成員，memcpy 會導致雙重釋放、資源洩漏、邏輯錯誤等未定義行為。

何時不可用 memcpy？

符合以下任一條件即為「非平凡可複製類型」，禁用 memcpy：

1. 類別顯式宣告複製建構函式、複製賦值運算子、解構函式（Rule of Three/Five）。
2. 類別未顯式宣告，但其非靜態資料成員屬於上述類型（遞歸定義）。
3. 類別擁有虛函數或虛基類別（含虛表指標，淺拷貝會破壞多態）。
4. 類別為標準庫容器、std::string、智慧指標等資源管理型別。

經典反面教材：雙重釋放崩潰

#include 
#include   // memcpy

class Resource {
public:
    int* data;
    Resource(int v = 0) { data = new int(v); std::cout << "Resource ctor\n"; }
    ~Resource() { delete data; std::cout << "Resource dtor\n"; }
    // 隱式複製建構/賦值 = 淺拷貝（雙指標指向同一記憶體）
};

class Wrapper {
public:
    Resource res;  // 成員為非 POD
    Wrapper(int v = 0) : res(v) {}
    // 編譯器隱式產生的複製/賦值會正確複製 res（呼叫 Resource 的複製建構）
    // 但 memcpy 會繞過此機制！
};

int main() {
    Wrapper a(1), b(2);
    std::cout << "Before memcpy: a.res.data=" << a.res.data << " val=" << *a.res.data
              << " b.res.data=" << b.res.data << " val=" << *b.res.data << "\n";

    // 災難發生：位元拷貝，a.res.data 指標被 b.res.data 覆蓋
    std::memcpy(&a, &b, sizeof(Wrapper));

    std::cout << "After memcpy:  a.res.data=" << a.res.data << " val=" << *a.res.data
              << " b.res.data=" << b.res.data << " val=" << *b.res.data << "\n";

    // 離開作用域：a、b 依序解構 → 同一記憶體 delete 兩次 → 崩潰/堆損壞
    return 0;
}

輸出示例：

Resource ctor
Resource ctor
Before memcpy: a.res.data=0x55a3c2c0 val=1 b.res.data=0x55a3c2e0 val=2
After memcpy:  a.res.data=0x55a3c2e0 val=2 b.res.data=0x55a3c2e0 val=2
Resource dtor   // b 先解構，釋放 0x55a3c2e0
Resource dtor   // a 再解構，再次釋放 0x55a3c2e0 → 雙重釋放，程式崩潰

正確做法：使用複製建構/賦值

Wrapper a(1), b(2);
a = b;  // 呼叫 Wrapper::operator= → Resource::operator= → 深拷貝，安全
// 或
Wrapper c = b;  // 複製建構，安全

現代 C++ 判斷工具：Type Traits

#include 

static_assert(std::is_trivially_copyable_v == false, "Wrapper 非 trivially copyable");
static_assert(std::is_trivially_copyable_v == true, "int 可 memcpy");
static_assert(std::is_trivially_copyable_v == false, "string 內含指標");

• std::is_trivially_copyable：可安全用 memcpy（等價於 C 的 POD 型別）。
• std::is_trivial + std::is_standard_layout → C++11 起可判斷 POD。

最佳實踐清單

總結

• memcpy 不知道 C++ 物件語義，只搬運位元。
• 任何管理資源（記憶體、檔案、鎖、參考計數）的類型，**必須**透過複製建構/賦值運算子正確轉移擁有權。
• 現代 C++ 提供 std::is_trivially_copyable 編譯期檢查，請善用靜態斷言防呆。
• 寧可多打幾個字 a = b;，不可冒險用 memcpy(&a, &b, sizeof(a))。