【C++ 学习 ㉘】- 详解 C++11 的列表初始化
目录
一、C++11 简介
二、列表初始化
2.1 - 统一初始化
2.2 - 列表初始化的使用细节
2.2.1 - 聚合类型的定义
2.2.2 - 注意事项
2.3 - initializer_list
2.3.1 - 基本使用
2.3.2 - 源码剖析
一、C++11 简介
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1998 年，C++ 标准委员会发布了第一版 C++ 标准，即 C++98 标准，并计划以后每 5 年视实际需要更新一次标准。
所谓标准，即明确 C++ 代码的编写规范，所有的 C++ 程序员都应遵守此标准。
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2003 年，C++ 标准委员会发布了第二版 C++ 标准，即 C++03 标准，但由于 C++03 仅修复了一些 C++98 中存在的漏洞，并未修改核心语法，因此人们习惯将这两个标准合称为 C++98/03 标准。
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2011 年，C++ 标准委员会发布了第三版 C++ 标准，即 C++11 标准，相比 C++03，C++11 带来了数量可观的变化，其中包含了约 140 个新特性，以及对 C++03 中约 600 个缺陷的修正，这使得 C++11 更像从 C++98/03 中孕育出来的一种新语言。。
C++ 标准委员会一开始是计划在 2007 年发布第三版 C++ 标准，即 C++07 标准，但在 2006 年时，标准委员会认为到 2007 年，甚至到 2008 年，都可能无法发布第三版 C++ 标准，所以干脆将第三版 C++ 标准命名为 C++0x，即计划在二十一世纪的第一个 10 年的某个时间发布，但最终直到 2011 年才发布第三版 C++ 标准。
二、列表初始化
在 C++98/03 中，对象的初始化方式有很多种，这些不同的初始化方式都有各自的适用范围和作用，没有一种方式可以通用于所有情况。为了统一初始化方式，并且让初始化行为具有确定的效果，C++11 提出了列表初始化的概念。
2.1 - 统一初始化
在 C++98/03 中，对于普通数组和可以直接进行内存拷贝（memcpy）的对象，可以使用列表初始化来初始化数据。
int arr[5] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
struct Point
{
int _x;
int _y;
} p = { 0, 0 };在 C++11 中，初始化列表的适用性被大大地增加了，它现在可以适用于任何类型对象的初始化。
注意：在 C++11 中，使用列表初始化时，可以添加等号（=），也可以不添加等号。
class A
{
public:
A(int i = 0) : _i(i) { }
private:
A(const A& a) : _i(a._i) { }
private:
int _i;
};
int main()
{
A a1(10);
A a2 = 10;
A a3 = { 10 };
A a4{ 10 };
return 0;
}
a3、a4 使用了 C++11 的列表初始化来初始化对象，效果如同 a1 的直接初始化。
至于 a2，10 会通过隐式类型转换调用构造函数
A(int i = 0)构造出一个匿名对象，然后通过这个匿名对象调用拷贝构造函数A(const A& a)构造出 a2，但由于拷贝构造函数是私有的（private），所以编译器会报错。注意：Linux 中的 g++ 编译器会报错，VS 中的编译器则不会报错。
使用 new 操作符创建新对象时也可以使用列表初始化来初始化对象。
int* p = new int{ 0 };
int* arr = new int[5]{ 0, 1, 2, 3, 4 };除了上面所述的内容，列表初始化还可以直接用在函数传参和返回值上。
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
public:
Person(int id, string name) : _id(id), _name(name)
{
cout << _id << ":" << _name << endl;
}
private:
int _id;
string _name;
};
void func1(Person p) { }
Person func2() { return { 2, "李四" }; }
int main()
{
func1({ 1, "张三" }); // 1:张三
Person p = func2(); // 2:李四
return 0;
}
2.2 - 列表初始化的使用细节
在 C++11 中，列表初始化的使用范围被大大地增加了，但一些模糊的概念也随之而来。
#include
using namespace std;
struct T1
{
int _x;
int _y;
} t1{ 520, 520 };
struct T2
{
int _x;
int _y;
T2(int, int) : _x(1314), _y(1314) { }
} t2{ 520, 520 };
int main()
{
cout << t1._x << ", " << t1._y << endl; // 520, 520
cout << t2._x << ", " << t2._y << endl; // 1314, 1314
return 0;
} 在上面的程序中，t1 和 t2 都使用相同的列表初始化来初始化对象，但输出的结果却不同。因为对于聚合类型的对象 t1，它可以直接使用列表初始化来初始化对象；对于非聚合类型的对象 t2，它是基于构造函数使用列表初始化来初始化对象。
2.2.1 - 聚合类型的定义
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普通数组可以看作是一个聚合类型。
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满足以下条件的类（class、struct、union）可以看作是一个聚合类型：
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无基类、无虚函数以及无用户自定义的构造函数。
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无 private 或 protected 的普通数据成员（即非静态数据成员）。
struct T1 { int _x; int _y; private: // 或者 protected int _z; } t1{ 1, 2, 3 }; // error（类中有私有成员，无法使用列表初始化进行初始化） struct T2 { int _x; int _y; protected: // 或者 protected static int _z; } t2{ 1, 2 }; // ok int T2::_z = 3; // 注意：静态数据成员 _z 不能使用列表初始化进行初始化 -
类中不能有 {} 和 = 直接初始化的非静态数据成员（即就地初始化）。
struct T3 { int _x = 1; int _y{ 2 }; } t3{ 0, 0 }; // error（C++11）注意：从 C++14 开始，也可以使用列表初始化来初始化类中使用 {} 和 = 初始化过的非静态数据成员。
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2.2.2 - 注意事项
聚合类型的定义并非递归的，即当一个类的非静态数据成员是非聚合类型时，这个类也可能是聚合类型。
struct T1
{
int _x;
int _y;
private:
int _z;
public:
T1() : _x(1), _y(2), _z(3) { }
};
struct T2
{
T1 _t1;
double _d;
};
int main()
{
T2 t2{ {}, 3.14 };
return 0;
}可以看到，T1 是非聚合类型，因为它有一个 private 的非静态数据成员，但 T2 依然是一个聚合类型，可以直接使用列表初始化来初始化对象 t2。
注意：使用列表初始化来初始化 t2 的非聚合类型成员 _t1 时，可以直接写一对空的大括号 {}，这相当于调用 _t1 的默认构造函数。
2.3 - initializer_list
2.3.1 - 基本使用
当编译器看到 { t1, t2, ..., tn } 时，便会生成一个 initializer_list
#include
using namespace std;
int main()
{
auto il = { 10, 20, 30 };
cout << typeid(il).name() << endl; // class std::initializer_list
return 0;
} 对于聚合类型，编译器会将 array
对于非聚合类型，如果该类存在一个接收 initializer_list
#include
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(int) { cout << "Test(int)" << endl; }
Test(int, int) { cout << "Test(int, int)" << endl; }
};
int main()
{
// vector (initializer_list il,
// const allocator_type& alloc = allocator_type());
vector v{ 0, 1, 2, 3, 4 };
for (const auto& e : v)
{
cout << e << " ";
}
// 0 1 2 3 4
cout << endl;
Test t1{ 1 }; // Test(int)
Test t2{ 1, 2 }; // Test(int, int)
return 0;
} 2.3.2 - 源码剖析
#include
template
class initializer_list
{
public:
typedef T value_type;
typedef const T& reference; // 说明对象永远为 const，不能被外部修改！
typedef const T& const_reference;
typedef size_t size_type;
typedef const T* iterator; // 永远为 const 类型
typedef const T* const_iterator;
private:
iterator _M_array; // 用于存放用列表初始化中的元素
size_type _M_len; // 元素的个数
// 注意：编译器可以调用 private 的构造函数！！！
// 构造函数在调用之前，编译会先在外部准备好一个 array，
// 同时把 array 的地址传入模板，并保存在 _M_array 中
constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l)
:_M_array(__a), _M_len(__l) {}; // 注意该构造函数被放到 private 中！
public:
// 无参的构造函数
constexpr initializer_list() : _M_array(0), _M_len(0) {}
// 用于获取元素的个数
constexpr size_type size() const noexcept { return _M_len; }
// 获取第一个元素的位置
constexpr const_iterator begin() const noexcept { return _M_array; }
// 获取最后一个元素的下一个位置
constexpr const_iterator end() const noexcept
{
return begin() + _M_len;
}
}; 让模拟实现的 vector 也支持列表初始化：
namespace yzz
{
template
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
vector(std::initializer_list il) :
_start(new T[il.size()]),
_finish(_start + il.size()),
_end_of_storage(_finish)
{
iterator v_it = _start;
typename std::initializer_list::iterator il_it = il.begin();
while (il_it != il.end())
{
*v_it++ = *il_it++;
}
}
// ... ...
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}