C++11 带来的新特性 (2)—— 统一初始化(Uniform Initialization)

1 统一初始化(Uniform Initialization)

在C++ 11之前,所有对象的初始化方式是不同的,经常让写代码的我们感到困惑。C++ 11努力创造一个统一的初始化方式。

其语法是使用{}和std::initializer_list,先看示例。

    int values[]{ 1, 2, 3 };
std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };
std::vector<std::string> cities{
"Berlin", "New York", "London", "Braunschweig"
};
std::comples<double> c{4.0, 3.0}; //等价于 c(4.0, 3.0)
auto ar = { 1, 2, 3 }; // ar 是一个std::initializer_list<int>类型 std::vector<int> v = { 1, 2, 3 };
std::list<int> l = { 1, 2, 3 };
std::set<int> s = { 1, 2, 3 };
std::map<int, std::string> m = { {1, "a"}, {2, "b"} };

2 原理

针对形如"{ 1, 2, 3 }"的参数列表,系统会首先自动调用参数初始化(value initialization),将其转换成一个std::initializer_list,它将用于对变量(可能是简单类型,或者对象类型)初始化。比如"{ 1, 2, 3 }"会首先生成一个std::initializer_list,然后用于生成一个int数组values。c{4.0, 3.0}会生成一个std::initializer_list,然后调用std::comples类的构造函数std::comples(double,double)。

我们通过一个例子来分析具体细节:

    std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };
  • 首先,将参数列表{ 2, 3, 6, 7 }转换成std::initializer_list。

    从stl源码中可以看出initializer_list的带参数构造函数是个私有函数,它只能由编译器调用。
    private:
iterator _M_array;
size_type _M_len; // The compiler can call a private constructor.
constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l)
: _M_array(__a), _M_len(__l) { }
  • 其次,使用std::initializer_list对象来初始化std::vector类的构造函数。下面是构造函数源码。
      vector(initializer_list<value_type> __l,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{
_M_range_initialize(__l.begin(), __l.end(),
random_access_iterator_tag());
}

3 未赋值的初始化

如果使用了std::initializer_list,但是没有指定参数值,结果会怎样?直接看示例。

    int i;      //i值未定义
int j{}; //j=0
int *p; //p值未定义
int *q{}; //q=nullptr

4 在构造函数中显示使用std::initializer_list

我们可以在构造函数中主动使用std::initializer_list,这时外部调用{}初始化时,会优先调用包含std::initializer_list参数的构造函数。请看下例子。

    class P
{
public:
P(int, int){std::cout<<"call P::P(int,int)"<<std::endl;}
P(std::initializer_list<int>){
std::cout<<"call P::P(initializer_list)"<<std::endl;
}
};
P p(77,5); // call P::P(int,int)
P q{77,5}; // call P::P(initializer_list)
P r{77,5,42}; // call P::P(initializer_list)
P s = {77, 5}; // call P::P(initializer_list)

5 拒绝隐式调用构造函数

我们知道,C++会先使用{}中的参数生成一个std::initializer_list对象,然后调用赋值对象的构造函数。

有一种特殊情形,我们如果希望对象的某个构造函数必须要被显示调用,如何做到呢?向其中添加一个explicit关键字。在stl库中出现大量的这种使用方式。请看下例:

    class P
{
public:
P(int a, int b){...}
explicit P(int a, int b, int c){...}
}; P x(77,5); //OK
P y{77,5); //OK
P z{77,5,42}; //OK
p v = {77,5}; //OK,(implicit type conversion allowed)
P w = {77,5,42};//Error,必须要显示调用该构造函数 void fp(const P&); fp({47,11}); //OK
fp({47,11,3}); //Error
fp(P{47,11}); //OK
fp(P{47,11,3}); //OK

6 局限 —— Narrowing Initializations

统一初始化用起来很舒爽,那它有什么局限呢?

有,在一种场景下无法使用,那就是Narrowing Initializations。

Narrowing Initializations,我翻译为“精度截断”。比如float转换为int,double转换为float。统一初始化,完全不允许精度阶段的发生,更进一步,要求参数列表中的所有参数的精度一样。请看以下示例。

    int x1(5.3);    //OK, x1 = 5.3
int x3{5.0}; //Error
int x4 = {5.3}; //Error
char c1{7}; //OK
char c2{99999}; //Error
std::vector<int> v1{ 1, 2, 4, 5}; //OK
std::vector<int> v2{ 1, 2,3, 4, 5.6};//Error

但是如果实际工程允许精度截断的发生,那么我们应该怎么完成初始化。可以使用()来完成初始化,它会调用赋值操作或者相应的构造函数。

    int x3{5.0};    //Error
int x2(5.2); //OK, x2 = 5
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