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C++11中列表初始化机制的概念与实例详解

2021-11-09 15:06:37 作者：ChlorineCL

在我们实际编程中,我们经常会碰到变量初始化的问题,对于不同的变量初始化的手段多种多样,下面这篇文章主要给大家介绍了关于C++11中列表初始化机制的相关资料,需要的朋友可以参考下

概述

定义：列表初始化是C++11引入的新标准，目的是统一初始化方式

C++11以前只能使用列表初始化来初始化内置类型数组和POD类型对象，C++11中列表初始化可以用于初始化任何类型对象

POD（plain old data）类型：仅由内置类型变量构成且不含指针的类，简单来说是可以直接使用memcpy复制的对象
聚合体（aggregate）：聚合体一定是POD类型
- 无自定义构造函数
- 无私有或保护的非静态数据成员（静态成员与单独对象无关，故不影响初始化）
- 无基类
- 无虚函数
- 无类内已经初始化的非静态数据成员

注意：区分列表初始化和初始化列表

列表初始化：用{}进行初始化的方式

初始化列表：构造函数体前对对象成员直接进行初始化的列表

initializer_list：一种用于未定参数的轻量STL容器

实现机制详解

对内置类型对象、POD对象和类对象的列表初始化实现细节是不同的

POD类型的列表初始化

此处POD类型包括：内置类型、聚合体类
内置类型数组按照顺序初始化
- C++11标准中列表初始化会防止可能导致潜在信息丢失的类型缩小（即不能像赋值一样将大类型如int隐式转换成小类型如char）
聚合体类按照成员定义顺序依次初始化

含有构造函数的类的列表初始化（C++11）

通过{}进行初始化和()结果一致【即通过()调用构造函数的地方都可以完全等价地用{}代替】，都是直接用括号内的值调用对应构造函数直接初始化对象，并不会先生成临时对象再拷贝
={}与{}是等价的语法【即加不加=对初始化行为没有影响】，均不会调用拷贝运算符或拷贝构造函数
与内置类型的列表初始化一致，C++11的列表初始化只能用于初始化，不能用于已初始化对象的赋值
实际机制猜想：传递的实际参数为initializer_list类型，通过匹配重载函数实现调用【我不知道怎么验证这个过程，求大佬解答】

列表初始化用于函数返回值

在返回值类型为对象（不能是对象的引用）的函数中可以返回{}的列表初始化
{}返回值的实际类型为initiallizer list（但不能声明为std::initializer_list），相当于返回构造函数的表达式，因此类型不能是对象的引用

引入std::initializer_list

initializer_list为一个轻量级STL模板，声明在头文件<initializer_list>中，定义在命名空间std中
任意的STL容器都与未指定长度的数组有一样的初始化能力，可以填入任何数量的同类型数据，因此可以用STL容器轻易对固定类型的类进行赋值
initializer_list是一个轻量级的模板，可以接受任意长度的同类型的数据也就是接受可变长参数，同时作为STL容器它具有STL容器的共同特征（如迭代器）
- 只有三个成员接口：begin() end() size()
- 只能被整体的初始化和赋值，迭代器遍历的数据仅可读，不能对单个数据进行修改
所有{}对象都是隐式创建的std::initializer_list类型字面量（右值），广泛用于实现列表初始化（不需要头文件）

代码验证

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;
}

以下为运行截图

列表初始化测试

添加initializer_list为参数的构造函数后

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;
}

以下为运行截图

添加init_list后测试截图

由此可见所有列表初始化都调用了含有initializer_list为参数的构造函数，证实了列表初始化是基于隐式转换并以initializer_list为底层实现的构想

应用

在声明时直接初始化堆上分配的对象（数组）
- 类：可以显式指定使用的构造函数（默认会执行无参数的构造函数）
- 内置类型：可以在分配时直接指定值
在函数返回对象时避免自动存储期对象销毁的问题
手动调用std::initializer_list实现可变参数初始化

列表初始化防止类型收窄

C++11的列表初始化还有一个额外的功能就是可以防止类型收窄，也就是C++98/03中的隐式类型转换，将范围大的转换为范围小的表示，在C++98/03中类型收窄并不会编译出错，而在C++11中，使用列表初始化的类型收窄编译将会报错：

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

总结

列表初始化通过C++11引入的initializer_list容器实现了初始化方式的统一，可以看作一种语法糖

初始化类对象时，通过()调用构造函数的地方都可以完全等价地用{}代替

={}不会生成临时对象再拷贝初始化

到此这篇关于C++11中列表初始化机制的文章就介绍到这了,更多相关C++11列表初始化机制内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！