前言

本文主要給大家介紹了關(guān)于C++初始化方式的相關(guān)內(nèi)容，分享出來供大家參考學(xué)習(xí)，下面話不多說了，來一起看看詳細(xì)的介紹吧。

C++小實(shí)驗(yàn)測試：下面程序中main函數(shù)里a.a和b.b的輸出值是多少？

#include <iostream>

struct foo
{
 foo() = default;
 int a;
};

struct bar
{
 bar();
 int b;
};

bar::bar() = default;

int main()
{
 foo a{};
 bar b{};

 std::cout << a.a << '\t' << b.b;
}

答案是a.a是0，b.b是不確定值(不論你是gcc編譯器，還是clang編譯器，或者是微軟的msvc++編譯器)。為什么會這樣？這是因?yàn)镃++中的初始化已經(jīng)開始畸形發(fā)展了。

接下來，我要探索一下為什么會這樣。在我們知道原因之前，先給出一些初始化的概念：默認(rèn)初始化，值初始化，零初始化。

T global;    //T是我們的自定義類型，首先零初始化，然后默認(rèn)初始化

void foo()
{
 T i;  //默認(rèn)初始化
 T j{}; //值初始化(C++11)
 T k = T(); //值初始化
 T l = T{}; //值初始化(C++11)
 T m(); //函數(shù)聲明

 new T; //默認(rèn)初始化
 new T(); //值初始化
 new T{}; //值初始化(C++11)
}

struct A
{
 T t;
 A() : t() //t將值初始化
 {
 //構(gòu)造函數(shù)
 }
};

struct B
{
 T t;
 B() : t{} //t將值初始化(C++11)
 {
 //構(gòu)造函數(shù)
 }
};

struct C
{
 T t;
 C()  //t將默認(rèn)初始化
 {
 //構(gòu)造函數(shù)
 }
};

上面這些不同形式的初始化方式有點(diǎn)復(fù)雜，我會對這些C++11的初始化做一下簡化：

• 默認(rèn)初始化 ：如果 T 是一個(gè)類，那么調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行初始化；如果是一個(gè)數(shù)組，每個(gè)元素默認(rèn)初始化，否則不進(jìn)行初始化，其值未定義。至于 合成的 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)初始化數(shù)據(jù)成員的規(guī)則是：1.如果類數(shù)據(jù)成員存在類內(nèi)初始值，則用該值初始化相應(yīng)成員（c++11）；2.否則，默認(rèn)初始化數(shù)據(jù)成員。
• 值初始化 ：如果 T 是一個(gè)類，那么類的對象進(jìn)行默認(rèn)初始化( 如果T類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) 不是 用戶自定義的，默認(rèn)初始化之前先進(jìn)行零初始化 )；如果是一個(gè)數(shù)組，每個(gè)元素值初始化，否則進(jìn)行零初始化。
• 零初始化 ：對于static或者thread_local變量將會在其他類型的初始化之前先初始化。如果T是算數(shù)、指針、枚舉類型，將會初始化為0；如果是類類型，基類和數(shù)據(jù)成員會零初始化；如果是數(shù)組，數(shù)組元素也零初始化。

看一下上面的例子，如果T是int類型，那么global和那些T類型的使用值初始化形式的變量都會初始化為0（因?yàn)閕nt是內(nèi)置類型，不是類類型，也不是數(shù)組，將會零初始化，又因?yàn)閕nt是算術(shù)類型，如果進(jìn)行零初始化，則初始值為0）而其他的默認(rèn)初始化都是未定義值。

回到開頭的例子，現(xiàn)在我們已經(jīng)有了搞明白這個(gè)例子所必要的基礎(chǔ)知識。造成結(jié)果不同的根本原因是：foo和bar被它們不同位置的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)所影響。

foo的構(gòu)造函數(shù)在起初聲明時(shí)是要求默認(rèn)合成，而不是我們自定義提供的，因此它屬于編譯器 合成的 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) 。而bar的構(gòu)造函數(shù)則不同，它是在定義時(shí)被要求合成，因此它屬于我們用戶 自定義的 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù) 。

前面提到的關(guān)于值初始化的規(guī)則時(shí)，有說明到： 如果T類型的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不是用戶自定義的，默認(rèn)初始化之前先進(jìn)行零初始化 。因?yàn)閒oo的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不是我們自定義的，是編譯器合成的，所以在對foo類型的對象進(jìn)行值初始化時(shí)，會先進(jìn)行一次零初始化，然后再調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，這導(dǎo)致a.a的值被初始化為0，而bar的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)是用戶自定義的，所以不會進(jìn)行零初始化，而是直接調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，從而導(dǎo)致b.b的值是未初始化的，因此每次都是隨機(jī)值。

這個(gè)陷阱迫使我們注意：如果你不想要你的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)是用戶自定義的，那么必須在類的內(nèi)部聲明處使用"=default"，而不是在類外部定義處使用。

對于類類型來說，用戶提供自定義的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)有一些額外的“副作用”。比如，對于缺少用戶提供的自定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的類，是無法定義該類的const對象的。示例如下：

class exec
{
 int i;
};

const exec e;　　//錯(cuò)誤！缺少用戶自定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，不允許定義const類對象

通過開頭的例子，我們已經(jīng)對C++的一些初始化方式有了直觀的感受。 C++中的初始化分為6種：零 初始化、 默認(rèn)初始化、值初始化、直接初始化、拷貝初始化、列表初始化。

零初始化和變量的類型和位置有關(guān)系，比如是否static，是否aggregate聚合類型。能進(jìn)行0初始化的類型的對象的值都是0，比如int為0，double為0.0，指針為nullptr；

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了幾種初始化的規(guī)則，下面則是幾種初始化方式的使用形式：

1. 默認(rèn)初始化是定義對象時(shí)，沒有使用初始化器，也即沒有做任何初始化說明時(shí)的行為。典型的：

int i;
vector<int> v;

2. 值初始化是定義對象時(shí)，要求初始化，但沒有給出初始值的行為。典型的：

int i{};
new int();
new int{}; //C++11

3. 直接初始化和拷貝初始化主要是相對于我們自定義的對象的初始化而言的，對于內(nèi)置類型，這兩者沒有區(qū)別。對于自定義對象，直接初始化和拷貝初始化區(qū)別是直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)還是用"="來進(jìn)行初始化。典型的：

vector<int>  v1(10); //直接初始化，匹配某一構(gòu)造函數(shù)
vector<string> v2(10); //直接初始化，匹配某一構(gòu)造函數(shù)
vector<int>  v3=v1;  //拷貝初始化，使用=進(jìn)行初始化

對于書本中給出的示例：

string dots(10, '.'); //直接初始化
string s(dots);　　　　　　//直接初始化

這里s的初始化書本說是直接初始化，看起來似乎像是拷貝初始化，其實(shí)的確是直接初始化，因?yàn)橹苯映跏蓟怯脜?shù)來直接匹配某一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，而拷貝構(gòu)造函數(shù)和其他構(gòu)造函數(shù)形成了重載，以至于剛好調(diào)用了拷貝構(gòu)造函數(shù)。

事實(shí)上，C++語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定復(fù)制初始化應(yīng)該是先調(diào)用對應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對象，然后拷貝構(gòu)造函數(shù)再將構(gòu)造的臨時(shí)對象拷貝給要創(chuàng)建的對象。例如：

string a = "hello";

上面代碼中，因?yàn)椤癶ello"的類型是const char *，所以string類的string(const char *)構(gòu)造函數(shù)會被首先調(diào)用，創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)對象，然后拷貝構(gòu)造函數(shù)將這個(gè)臨時(shí)對象復(fù)制到a。但是標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，為了提高效率，允許編譯器跳過創(chuàng)建臨時(shí)對象這一步，直接調(diào)用構(gòu)造函數(shù)構(gòu)造要創(chuàng)建的對象，從而忽略調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，這樣就完全等價(jià)于直接初始化了，當(dāng)然可以使用-fno-elide-constructors選項(xiàng)來禁用優(yōu)化。

如果我們將string類型的拷貝構(gòu)造函數(shù)定義為private或者定義為delete，那么就無法通過編譯，雖然能夠進(jìn)行優(yōu)化省略拷貝構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用，但是拷貝構(gòu)造函數(shù)在語法上還是要能正常訪問的，這也是為什么C++ primer第五版第13章拷貝控制13.1.1節(jié)末尾442頁最后一段話中說：

“即使編譯器略過了拷貝/移動構(gòu)造函數(shù)，但在這個(gè)程序點(diǎn)上，拷貝/移動構(gòu)造函數(shù)必須是存在且可訪問的（例如，不能是priviate的）。

拷貝初始化不僅在使用=定義變量時(shí)會發(fā)生，在以下幾種特殊情況中也會發(fā)生：

1.將一個(gè)對象作為實(shí)參傳遞給一個(gè)非引用的形參；

2.從一個(gè)返回類型為非引用的函數(shù)返回一個(gè)對象；

3.用花括號列表初始化一個(gè)數(shù)組中的元素或一個(gè)聚合類中的成員。

其實(shí)還有一個(gè)情況，比如：當(dāng)以值拋出或捕獲一個(gè)異常時(shí)。

另外還有比較讓人迷惑的地方在于vector<string> v2(10)，在《C++ Primer 5th》中說這是值初始化的方式，但是仔細(xì)看書本，這里的值初始化指的是容器中string元素，也就是說v2本身是直接初始化的，而v2中的10個(gè)string元素，由于沒有給出初始值，因此標(biāo)準(zhǔn)庫對容器中的元素采用了值初始化的方式進(jìn)行初始化。

結(jié)合來說：

只要使用了括號（圓括號或花括號）但沒有給出具體初始值，就是值初始化?？梢院唵卫斫鉃槔ㄌ柛嬖V編譯器你希望該對象初始化。

沒有使用括號，就是默認(rèn)初始化?？梢院唵卫斫獬?，你放任不管，允許編譯器使用默認(rèn)行為。通常這是糟糕的行為，除非你真的懂自己在干什么。

4. 列表初始化是C++新標(biāo)準(zhǔn)給出的一種初始化方式，可用于內(nèi)置類型，也可以用于自定義對象，前者比如數(shù)組，后者比如vector。典型的：

int array[5]={1,2,3,4,5};
vector<int> v={1,2,3,4,5};

文章寫到這里，讀者認(rèn)真的看到這里，似乎已經(jīng)懂了C++的各種初始化規(guī)則和方式，下面用幾個(gè)例子來檢測一下：

#include <iostream>

using namespace std;

class Init1
{
public:
 int i;

};

class Init2
{
public:
 Init2() = default;

 int i;

};

class Init3
{
public:
 Init3();
 int i;

};

Init3::Init3() = default;

class Init4
{
public:
 Init4();

 int i;

};

Init4::Init4()
{
 //constructor
}

class Init5
{
public:
 Init5(): i{}
 {

 }
 int i;

};


int main(int argc, char const *argv[])
{
 Init1 ia1;
 Init1 ia2{};
 cout << "Init1: " << " "
   << "i1.i: " << ia1.i << "\t"
   << "i2.i: " << ia2.i << "\n";

 Init2 ib1;
 Init2 ib2{};
 cout << "Init2: " << " "
   << "i1.i: " << ib1.i << "\t"
   << "i2.i: " << ib2.i << "\n";

 Init3 ic1;
 Init3 ic2{};
 cout << "Init3: " << " "
   << "i1.i: " << ic1.i << "\t"
   << "i2.i: " << ic2.i << "\n";

 Init4 id1;
 Init4 id2{};
 cout << "Init4: " << " "
   << "i1.i: " << id1.i << "\t"
   << "i2.i: " << id2.i << "\n";

 Init5 ie1;
 Init5 ie2{};
 cout << "Init5: " << " "
   << "i1.i: " << ie1.i << "\t"
   << "i2.i: " << ie2.i << "\n";

 return 0;
}

試問上面代碼中，main程序中的各個(gè)輸出值是多少？先不忙使用編譯器編譯程序，根據(jù)之前介紹的知識先推斷一番：

首先，我們需要明白，對于類來說，構(gòu)造函數(shù)是用來負(fù)責(zé)類對象的初始化的，一個(gè)類對象無論如何一定會被初始化。也就是說，當(dāng)實(shí)例化類對象時(shí)，一定會調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，不論構(gòu)造函數(shù)是否真的初始化了數(shù)據(jù)成員。故而對于沒有定義任何構(gòu)造函數(shù)的自定義類來說，該類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)不存在“被需要/不被需要”這回事，它必然會被合成。

• 對于Init1，由于我們對其沒有做任何構(gòu)造函數(shù)的聲明和定義，因此會合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
• 對于Init2，我們在類內(nèi)部聲明處要求合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，因此也會有合成的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。

由于Init1和Init2它們擁有類似的合成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，因此它們的ia1.i和ib1.i值相同，應(yīng)該都是隨機(jī)值，而ia2.i和ib2.i被要求值初始化，因此它們的值都是0。

• 對于Init3，我們在類外部定義處要求編譯器為我們生成默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，此默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)為用戶自定義的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
• 對于Init4，我們顯式的定義了用戶自定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。

由于Init3和Init4它們擁有類似的用戶自定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，因此它們的ic1.i和id1.i值相同，應(yīng)該都是隨機(jī)值，而ic2.i和id2.i雖然被要求值初始化，但也是隨機(jī)值。

• 對于Init5，我們顯式的定義了用戶自定義默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，并且使用了構(gòu)造函數(shù)初始化列表來值初始化數(shù)據(jù)成員。

由于Init5我們?yōu)樗@式提供了默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，并且手動的初始化了數(shù)據(jù)成員，因此它的ie1.i和ie2.i都會被初始化為0。

以上是我們的預(yù)測，結(jié)果會是這樣嗎？遺憾的是，結(jié)果不一定是這樣。是我們哪里出錯(cuò)了？我們并沒有錯(cuò)誤，上面的程序結(jié)果取決于你使用的操作系統(tǒng)、編譯器版本(比如gcc-5.0和gcc-7.0)和發(fā)行版(比如gcc和clang)。可能有的人能獲得和推測完全相同的結(jié)果，而有的人不能，比如在經(jīng)常被批不遵守C++標(biāo)準(zhǔn)的微軟VC++編譯器(VS 2017，DEBUG模式)下，結(jié)果卻完全吻合（可能是由于微軟開始接納開源和Linux，逐漸的嚴(yán)格遵守了語言標(biāo)準(zhǔn)），GCC的結(jié)果也是完全符合，而廣受好評的Clang卻部分結(jié)果符合。當(dāng)然，相同的Clang編譯器在Mac和Ubuntu下結(jié)果甚至都不一致，GCC在某些時(shí)候甚至比Clang還人性化的Warning告知使用了未初始化的數(shù)據(jù)成員。

雖然，上面程序中有一些地方因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)和編譯器的原因和我們預(yù)期的結(jié)果不相同，但也有必然相同的地方，比如最后一個(gè)使用了構(gòu)造函數(shù)初始化列表的類的行為就符合預(yù)期。還有在合成的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)之前會先零初始化的地方，必然會初始化為0。

至此，我們已經(jīng)對C++的初始化方式和規(guī)則已經(jīng)有了一個(gè)了然于胸的認(rèn)識，那就是：由于平臺和編譯器的差異，以及對語言標(biāo)準(zhǔn)的遵守程度不同，我們決不能依賴于合成的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。這也是為什么C++ Primer中多次強(qiáng)調(diào)我們不要依賴合成的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，也說明了C++ Primer在關(guān)于手動分配動態(tài)內(nèi)存那里告訴我們，對于我們自定義的類類型來說，為什么要求值初始化是沒有意義的。

C++語言設(shè)計(jì)的一個(gè)基本思想是“自由”，對于某些東西它既給出了具體要求，又留出了發(fā)揮空間，而那些未加以明確的地方是屬于語言的“灰暗地帶”，我們需要小心翼翼的避過。在對象的初始化這里，推薦的做法是將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)刪除，由我們用戶自己定義自己的構(gòu)造函數(shù)，并且合理的初始化到每個(gè)成員，如果需要保留默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，一定要對它的行為做到心里有數(shù)。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。