快捷導(dǎo)航

C++11中列表初始化機(jī)制的概念與實(shí)例詳解

更新時(shí)間：2021年11月09日 15:08:15 作者：ChlorineCL

在我們實(shí)際編程中,我們經(jīng)常會(huì)碰到變量初始化的問題,對(duì)于不同的變量初始化的手段多種多樣,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++11中列表初始化機(jī)制的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

概述

定義：列表初始化是C++11引入的新標(biāo)準(zhǔn)，目的是統(tǒng)一初始化方式

C++11以前只能使用列表初始化來初始化內(nèi)置類型數(shù)組和POD類型對(duì)象，C++11中列表初始化可以用于初始化任何類型對(duì)象

POD（plain old data）類型：僅由內(nèi)置類型變量構(gòu)成且不含指針的類，簡(jiǎn)單來說是可以直接使用memcpy復(fù)制的對(duì)象
聚合體（aggregate）：聚合體一定是POD類型
- 無自定義構(gòu)造函數(shù)
- 無私有或保護(hù)的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員（靜態(tài)成員與單獨(dú)對(duì)象無關(guān)，故不影響初始化）
- 無基類
- 無虛函數(shù)
- 無類內(nèi)已經(jīng)初始化的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員

注意：區(qū)分列表初始化和初始化列表

列表初始化：用{}進(jìn)行初始化的方式

初始化列表：構(gòu)造函數(shù)體前對(duì)對(duì)象成員直接進(jìn)行初始化的列表

initializer_list：一種用于未定參數(shù)的輕量STL容器

實(shí)現(xiàn)機(jī)制詳解

對(duì)內(nèi)置類型對(duì)象、POD對(duì)象和類對(duì)象的列表初始化實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)是不同的

POD類型的列表初始化

此處POD類型包括：內(nèi)置類型、聚合體類
內(nèi)置類型數(shù)組按照順序初始化
- C++11標(biāo)準(zhǔn)中列表初始化會(huì)防止可能導(dǎo)致潛在信息丟失的類型縮小（即不能像賦值一樣將大類型如int隱式轉(zhuǎn)換成小類型如char）
聚合體類按照成員定義順序依次初始化

含有構(gòu)造函數(shù)的類的列表初始化（C++11）

通過{}進(jìn)行初始化和()結(jié)果一致【即通過()調(diào)用構(gòu)造函數(shù)的地方都可以完全等價(jià)地用{}代替】，都是直接用括號(hào)內(nèi)的值調(diào)用對(duì)應(yīng)構(gòu)造函數(shù)直接初始化對(duì)象，并不會(huì)先生成臨時(shí)對(duì)象再拷貝
={}與{}是等價(jià)的語法【即加不加=對(duì)初始化行為沒有影響】，均不會(huì)調(diào)用拷貝運(yùn)算符或拷貝構(gòu)造函數(shù)
與內(nèi)置類型的列表初始化一致，C++11的列表初始化只能用于初始化，不能用于已初始化對(duì)象的賦值
實(shí)際機(jī)制猜想：傳遞的實(shí)際參數(shù)為initializer_list類型，通過匹配重載函數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)用【我不知道怎么驗(yàn)證這個(gè)過程，求大佬解答】

列表初始化用于函數(shù)返回值

在返回值類型為對(duì)象（不能是對(duì)象的引用）的函數(shù)中可以返回{}的列表初始化
{}返回值的實(shí)際類型為initiallizer list（但不能聲明為std::initializer_list），相當(dāng)于返回構(gòu)造函數(shù)的表達(dá)式，因此類型不能是對(duì)象的引用

引入std::initializer_list

initializer_list為一個(gè)輕量級(jí)STL模板，聲明在頭文件<initializer_list>中，定義在命名空間std中
任意的STL容器都與未指定長(zhǎng)度的數(shù)組有一樣的初始化能力，可以填入任何數(shù)量的同類型數(shù)據(jù)，因此可以用STL容器輕易對(duì)固定類型的類進(jìn)行賦值
initializer_list是一個(gè)輕量級(jí)的模板，可以接受任意長(zhǎng)度的同類型的數(shù)據(jù)也就是接受可變長(zhǎng)參數(shù)，同時(shí)作為STL容器它具有STL容器的共同特征（如迭代器）
- 只有三個(gè)成員接口：begin() end() size()
- 只能被整體的初始化和賦值，迭代器遍歷的數(shù)據(jù)僅可讀，不能對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改
所有{}對(duì)象都是隱式創(chuàng)建的std::initializer_list類型字面量（右值），廣泛用于實(shí)現(xiàn)列表初始化（不需要頭文件）

代碼驗(yàn)證

class testClass
{
private:
	int a;
	int b;
public:
	testClass() :a(0), b(0) {
		cout << "default init\n";
	}
	testClass(int a) :a(a), b(a) {
		cout << "sing-val init\n";
	}
	testClass(int a, int b) :a(a), b(b) {
		cout << "val init\n";
	}
	testClass(testClass& temp) :a(temp.a), b(temp.b) {
		cout << "copy init\n";
	}
	testClass& operator=(testClass& temp) {
		//testClass& newobj = *this;
		a = temp.a;
		b = temp.b;
		cout << "copy assign\n";
		return *this;
	}
	testClass& operator=(int x) {
		a = x;
		b = x;
		cout << "int-convert assign\n";
		//testClass& newobj = *this;
		return *this;
	}
	testClass& operator++() {
		a++;
		b++;
	}
	void printVal(ostream& os) {
		os << "a=" << a << "\n";
		os << "b=" << b << "\n";
	}
};
using tc = testClass;
tc& makeObj(int x, int y)
{
	return { x,y };
}
int main()
{
	tc a(1, 1); //val init
	tc b{ 1,1 }; //val init
	tc c = { 1,1 }; //val init
	tc d = tc{ 1,1 }; //val init
	cout << endl;
	tc* e = new tc[2]; //default init *2
	cout << endl;
	tc* f = new tc[3]{ {1,1},{2,2},{3,3} }; //val init *3
	cout << endl;
	tc* g = new tc[5]{ {1,1},{1} }; // val init + sing-val init + default init *3
	cout << endl;
	cout << "testing return val of init_list\n";
	tc h = makeObj(2, 2); //val init
	tc i = h; //copy init
	i = d; //copy assign
	i.printVal(cout);
	return 0;
}

以下為運(yùn)行截圖

列表初始化測(cè)試

添加initializer_list為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)后

testClass::testClass(initializer_list<int> list) :a(0), b(0)
{
	int ab = 1;
	for (auto it = list.begin(); it != list.end(); it++)
	{
		if (ab)
			a += *it;
		else
			b += *it;
	}
	cout << "init_list init\n";
}
 
int main()
{
	tc a(1, 1); //val init
	tc b{ 1,1 }; //val init
	tc c = { 1,1 }; //val init
	tc d = tc{ 1,1 }; //val init
	cout << endl;
	tc* e = new tc[2]; //default init *2
	cout << endl;
	tc* f = new tc[3]{ {1,1},{2,2},{3,3} }; //val init *3
	cout << endl;
	tc* g = new tc[5]{ {1,1},{1} }; // val init + sing-val init + default init *3
	cout << endl;
	cout << "testing return val of init_list\n";
	tc h = makeObj(2, 2); //val init
	tc i = h; //copy init
	i = d; //copy assign
	i.printVal(cout);
	cout << endl;
	cout << "testing argument init_list\n";
	tc j = { 1,2,3,4,5,6 };
	tc k = { 9 };
	return 0;
}

以下為運(yùn)行截圖

添加init_list后測(cè)試截圖

由此可見所有列表初始化都調(diào)用了含有initializer_list為參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，證實(shí)了列表初始化是基于隱式轉(zhuǎn)換并以initializer_list為底層實(shí)現(xiàn)的構(gòu)想

應(yīng)用

在聲明時(shí)直接初始化堆上分配的對(duì)象（數(shù)組）
- 類：可以顯式指定使用的構(gòu)造函數(shù)（默認(rèn)會(huì)執(zhí)行無參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)）
- 內(nèi)置類型：可以在分配時(shí)直接指定值
在函數(shù)返回對(duì)象時(shí)避免自動(dòng)存儲(chǔ)期對(duì)象銷毀的問題
手動(dòng)調(diào)用std::initializer_list實(shí)現(xiàn)可變參數(shù)初始化

列表初始化防止類型收窄

C++11的列表初始化還有一個(gè)額外的功能就是可以防止類型收窄，也就是C++98/03中的隱式類型轉(zhuǎn)換，將范圍大的轉(zhuǎn)換為范圍小的表示，在C++98/03中類型收窄并不會(huì)編譯出錯(cuò)，而在C++11中，使用列表初始化的類型收窄編譯將會(huì)報(bào)錯(cuò)：

int a = 1.1; //OK
int b{ 1.1 }; //error
 
float f1 = 1e40; //OK
float f2{ 1e40 }; //error
 
const int x = 1024, y = 1;
char c = x; //OK
char d{ x };//error
char e = y;//error
char f{ y };//error