c++: 构造函数(constructor)与各种眼花缭乱的初始化(initialization)
本文是作为下一篇文章的前置。首发地址：http://blog.csdn.net/madongchunqiu/article/details/22325357
【注：灰色文字，不耐可略过。】
话说我有一个总结技术用的小本本，里面记载了一些自己总结的结论。好处是本本很薄，句子都很短，因此信息量很大，复习回顾时很有用处；坏处是句子短了难免无法描述清楚所有的已知条件，所以如果不是自己，别人看起来估计会觉得都是一些漏洞百出的话语。
可惜这篇文章和下篇文章，偏偏是短小篇幅无法容纳的，因此犹豫再三，还是准备把这篇文章放在博客里，而不记录进我的小本本了。
写博客的麻烦在于，由于是面向大众的，难免谨小慎微，10个字一句话能让自己看懂的，偏偏要写出三句话每句100字，才觉得方方面面俱到且阅读流畅无障碍。啰哩啰嗦的让自己看了都觉得烦躁。。。
先说说自己对c/c++的看法（因为关系到为什么写了10多年代码才回头来写这种文章的理由）：c就像是一套运动服，轻便耐用、灵活明快，很讨喜；而c++的升级就仿佛要把运动服改造成上可”九天揽月“的航天服，下可”五洋捉鳖“的潜水服，同时还要能让运动员穿了能提高成绩！左手抓着对内存直接操作的便利不肯放手，右手又弄出一堆或时尚或便捷(此处代指优化)的功能－－附加上一揽子的隐式行为，心太大了，太大了。比如前些时研究了下c++11中的rvalue和move constructor，我想吐槽：又一个华丽丽的大补丁，为了“两手都要抓、两手都要硬”，这自找了多少麻烦事哟。。。相较而言，objective-c虽然是c的subset，然而脱离得彻底些，少了掣肘，故而华丽的新生了（当然主要归功于apple硬件产品的成功和提携）。
正由于c++标准中规定的一些列隐式行为，所以才有了这篇文章。
不是我想裹筋（土话，“跟某某杠上了”“纠缠于某件事情”的意思），实在是若不整理一下，我怕哪天我就走火入魔从此不敢写c++代码了。
这篇文章主要是看看c++创建对象时，①到底是调用的哪个构造函数 ②其中编译器隐式行为有哪些。
本文的结论在MAC OS X 10.9 + XCode 5.0.1中验证。
（据称Xcode从4.2开始支持C++11。本测试采用新建的OS X Application (Command Line Tools -> C++) Project，C++ Language Dialect的默认选项是“GNU++11”）
前置定义/条件
进入之前，先澄清一下文字定义和本文讨论的范畴：
1. 默认构造函数(default constructor)：默认构造函数不是"一个"函数，它表示一种调用方式，即生成一个对象时不需要参数。因此默认构造函数可能是：①若用户不定义构造函数时，编译器生成的隐式构造函数；②用户定义的不带任何参数的构造函数；③用户定义的带参数的，且参数有默认值的（一般说成“带默认参数的”）构造函数；
2. 本文不讨论global/static的相关情况；
3. 本文暂不涉及operator=，甚至move constructor。
情况一：让编译器生成隐式的构造函数(implicit constructor)和拷贝构造函数
case 1: use the implicitly defined constructor and copy constructor
class A
{
public:
int a;
};
| 生成对象 | 对象内容 | 解释 |
| A a; | 987 | 默认初始化(default initialization) 调用隐式(编译器生成的)默认构造函数，A::a没有得到任何初始值 (注：stack区有可能碰巧为零，因此是如下验证的：连续调用两次下面的函数) |
| A* pa = new A; | 123 | 默认初始化(default initialization) 调用隐式(编译器生成的)默认构造函数，A::a没有得到任何初始值 (注：heap运行前大概被清零了，因此是如下验证的) |
| A* pa; | ? | 指针未初始化 |
| A a2 = A(); | 0 | 数值初始化(value initialization) 没有用户定义的构造函数，零值初始化(zero initialization)。 （之后是否调用隐式(编译器生成的)默认构造函数？情况很复杂，参考[1]中说不调用） |
| A* pa2 = new A(); | 0 | 数值初始化(value initialization) 没有用户定义的构造函数，零值初始化(zero initialization)。 （之后是否调用隐式(编译器生成的)默认构造函数？情况很复杂，参考[1]中说不调用） |
| A a3(a); | 987 | 拷贝初始化(copy initialization) 调用隐式(编译器生成的)拷贝构造函数，因此a2的内容与a相同 |
| A a4 = a2; | 0 | 拷贝初始化(copy initialization) 调用隐式(编译器生成的)拷贝构造函数，因此a2的内容与a相同 |
| A a5(); | Warning：这是函数声明 | 无论看多少次，还是会落入陷阱的题目。。。 |
| A a6 = 3; | Error：无法通过编译 | 程序内没有将int转变成A的方法（参见情况二表格中的a6） |
情况二：手动编写带默认参数的构造函数(user-defined constructor)和拷贝构造函数
case 2: use the user defined constructor (with default arguments) and copy constructor
class A
{
public:
A(int a_=1):a(a_) // 构造函数带参数，因此可以进行(隐式[可用explicit禁之])类型转换
{ // 参数有默认值，因此可作为默认构造函数
cout << "ctor " << a << endl;
}
A(const A& rhs):a(rhs.a)
{
cout << "copy ctor " << a << endl;
}
private:
int a;
}
| 生成对象 | 对象内容 | 解释 |
| A a; | ctor 1 | 默认初始化(default initialization) 调用默认构造函数（此处为用户定义，带默认参数的） |
| A* pa = new A; | ctor 1 | 默认初始化(default initialization) 调用默认构造函数（此处为用户定义，带默认参数的） |
| A* pa; | ? | 指针未初始化 |
| A a2 = A(); | ctor 1 | 数值初始化(value initialization) 由于用户定义了构造函数，因此默认构造函数（此处为用户定义，带默认参数的）被调用 |
| A* pa2 = new A(); | ctor 1 | 数值初始化(value initialization) 由于用户定义了构造函数，因此默认构造函数（此处为用户定义，带默认参数的）被调用 |
| A a3(3); | ctor 3 | 直接初始化(direct initialization) 调用用户定义的构造函数 |
| A a4 = A(4); | ctor 4 | 直接初始化(direct initialization) 调用用户定义的构造函数 |
| A* pa5 = new A(5); | ctor 5 | 直接初始化(direct initialization) 调用用户定义的构造函数 |
| A a6 = 6; | ctor 6 | 隐式类型转换(implicit conversions) 调用单参数的用户定义的构造函数(single-argument constructor) 我本以为会是先调用用户定义的构造函数进行隐式的类型转换，然后再调用copy ctor或者甚至operator=(已经私下验证没有调用operator=)。 |
| A a7(a3); | copy ctor 3 | 拷贝初始化(copy initialization) 调用拷贝构造函数 （注：这里为了打印输出定义了拷贝构造函数。若不定义，隐式的拷贝构造函数行为相同） |
| A a8 = a4; | copy ctor 4 | 拷贝初始化(copy initialization) 调用拷贝构造函数 （注：这里为了打印输出定义了拷贝构造函数。若不定义，隐式的拷贝构造函数行为相同） |
| A a9(); | Warning：这是函数声明 | 无论看多少次，还是会落入陷阱的题目。。。 |
扩展：基本数据类型
上面的结论可以直接用在基本数据类型上。从这点看，c++的统一处理还是做得到位的。
| 生成基本数据 | 数据内容 | 解释 |
| int a; | 987 | 默认初始化(default initialization) 未初始化 注：此987的来源同“情况一”中的相应栏 |
| int* pa = new int; | 123 | 默认初始化(default initialization) 未初始化 注：此123的来源同“情况一”中的相应栏 |
| int* pa; | ? | 指针未初始化 |
| int a2 = int(); | 0 | 零值初始化(zero initialization) |
| int* pa2 = new int(); | 0 | 零值初始化(zero initialization) |
| int a3(3); | 3 | 直接初始化(direct initialization) |
| int a4 = int(4); | 4 | 直接初始化(direct initialization) |
| int* pa5 = new int(5); | 5 | 直接初始化(direct initialization) |
| int a6 = 6; | 6 | 基本数据类型的赋值操作 |
| int a7(a3); | 3 | 拷贝初始化(copy initialization) |
| int a8 = a4; | 4 | 拷贝初始化(copy initialization) |
| int a9(); | Warning：这是函数声明 | 无论看多少次，还是会落入陷阱的题目。。。 |
总结
1. 各种初始化方式(initialization)以及其对应使用的构造函数(constructor)已经详细列在上面的表格中了
2. 标准定义的/编译器的隐式行为有：
a. 若用户不定义构造函数，隐式生成的构造函数(implicit constructor)不带参数，且不会对基本数据类型(primitive types)做任何初始化动作；（若涉及继承(inheritance)和内含(containment)，可以参看下一篇博文）
b. 大多数时候，采用数值初始化(value initialization)【A()或者A{}】，会有隐式的零值初始化(zero initialization)动作，保证对象空间被清零；
c. 若用户定义了单参数的构造函数(single-argument constructor)，且未标明explicit关键字，则可能会有隐式的类型转换发生；
d. 同a，会有隐式的拷贝构造函数(copy constructor)和隐式的赋值操作符(operator=)，前者本文并未展开，后者未列入讨论行列。（可以参看下一篇博文）
========================== 你可能很感兴趣的分割线 ==========================
========================== 你可能不感兴趣的分割线 ==========================
顺带说说Objective-C的情况。
其实我是比较喜欢[[A alloc] init]这种写法的。内存分配和数据初始化分割开来写，看上去很是清晰明快。同时，Objective-C统一采用对象指针，摈弃了对象和对象引用，既保持了高效的特性，又摒除了繁杂的表现形式（当然，有得有失，我这里只提好的方面），赞之。
在ARC(Automatic Reference Counting)之前，retain/release的计数方式挺清晰的，autorelease的引入也有了点垃圾处理的意思（当然，其实是不一样的），让人很是心情愉悦。ARC出来后，引入了更多的隐式处理，就变得不那么可爱了。当然，其实我没用过ARC...所以也不好做更多的判断。
这里可以看出本文作者的偏好：①程序员的掌控力越大越好；②编译器的隐式行为越少越好。前者的争议在于，程序越的掌控力度越大，往往代表着大型项目可能会出现更多问题；后者的争议在于，编译器不隐式做的事情，就需要程序员来做了，这对于某些有洁癖或者认为代码“必须”“简洁”的偏执人士来说，恐怕会很不爽。
//NS_ROOT_CLASS //如果用了这个，就不必继承自别的基类了
@interface A:NSObject //但是没有NSObject作为基类，alloc就要自己写了，要不要这么高端呢？
@property (nonatomic) int a;
@end
@implementation A
@synthesize a = a_;
@end对于没有ARC：
| 类型 | 生成 | 内容 | 解释 |
| 基本数据类型 | int i; | 987 | 未初始化 注：此987的验证方法同“情况一”中的相应栏 |
| 类中的基本数据类型 | A* a = [[A alloc] init]; | 0 | 类中的基本数据类型会被初始化 (注1：清0操作由alloc完成) (注2：alloc和init继承自NSObject) |
| 对象指针 | A* a; | ? | 未初始化 |
开启ARC后，最后一列变成
| 对象指针 | A* a; | nil | 开启ARC后，会进行初始化(参考[2]) strong, weak, and autoreleasing stack variables are now implicitly initialized with nil |
参考
[1] Is there an implicit default constructor in C++?中的这个答案，引用了Standard上的条目，看起来很专业
[1] Transition to ARC