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C++ 教程 | cpp 初始化过程那些事

Posted by Aiden on January 8, 2020

默认初始化

什么是默认初始化?

默认初始化是指定义变量时没有指定初值时进行的初始化操作。例如 int a,Sales_data myData 等等。

这些变量被定义了而不是仅仅被声明(因为没有extern关键字修饰),而且没有显式的赋予初值。

特别的,如果采用动态分配内存的方式(即采用new关键字)创建的变量,不加括号时(如int *p=new int;)也是默认初始化,加了括号(如int *p=new int())为值初始化。

规则

变量的值与变量的类型与定义的位置有关系:

  • 对于内置类型变量(如 intdoublebool等),定义于任何函数之外的变量被初始化为0, 定义于函数体内部的内置类型将不被初始化,一个未被初始化的内置类型变量的值是未定义的.

  • 对于类类型的变量(如 string 或 其他自定义类型),不管定义于何处,都会执行默认构造函数。如果该类没有默认构造函数,则会引发错误。因此,建议为每个类都定义一个默认构造函数(=default)。

例如, 对于在类中:

class Persion {
private:
    std::string name;   // 执行默认初始化过程
    int age;            // = 0
    char sex;           // = 0
};

在执行构造函数之前, 变量将首先进入默认初始化。 name 将首先使用默认构造函数进行初始化, 而 age, sex 将 被初始化为 0.

对于函数中:

int *pi=new int;         // 默认初始化, *pi的值为未定义。  
int *pi=new int();       // 值初始化为0,*pi的值为0  
string *ps=new string;   // 默认初始化 *ps的值为空string  
string *ps=new string(); // 值初始化为空string

值初始化

值初始化是值使用了初始化器(即使用了圆括号或花括号)但却没有提供初始值的情况。例如,int *p=new int(), vector<string> vec(10); 等等都是典型的值初始化方式。

注意,当不采用动态分配内存的方式(即不采用new运算符)时,写成int a(); 是错误的值初始化方式,因为这种方式声明了一个函数而不是进行值初始化。

如果一定要进行值初始化,必须结合拷贝初始化使用,即写成int a=int(); 值初始化和默认初始化一样,对于内置类型初始化为 0,对于类类型则调用其默认构造函数,如果没有默认构造函数,则不能进行初始化。

直接初始化与拷贝初始化

直接初始化拷贝初始化对应,其内部实现机理不同。

直接初始化是指采用小括号的方式进行变量初始化(小括号里一定要有初始值,如果没提供初始值,那就是值初始化了!)。

例如 :

int a(12);
Sales_data myData(para);
vector<int> ivec(ivec2);
string s("123456");
...

拷贝初始化是指采用等号= 进行初始化的方式。

例如 :

int a=12;
string s=string("123456");
...

拷贝初始化看起来像是给变量赋值,实际上是执行了初始化操作,与先定义再赋值本质不同。

  1. 对于内置类型变量(如 intdoublebool 等),直接初始化与拷贝初始化差别可以忽略不计。

  2. 对于类类型的变量(如string或其他自定义类型),直接初始化调用类的构造函数(调用参数类型最佳匹配的那个),拷贝初始化调用类的拷贝构造函数。

特别的,当对类类型变量进行初始化时,如果类的构造函数采用了 explicit 修饰而且需要隐式类型转换时,则只能通过直接初始化而不能通过拷贝初始化进行操作。

拷贝构造函数和赋值运算符

在默认情况下(用户没有定义,但是也没有显式的删除),编译器会自动的隐式生成一个拷贝构造函数和赋值运算符。但用户可以使用 delete 来指定不生成拷贝构造函数和赋值运算符,这样的对象就不能通过值传递,也不能进行赋值运算。

class Person
{
public:

    Person(const Person& p) = delete;

    Person& operator=(const Person& p) = delete;

private:
    int age;
    string name;
};

上面的定义的类Person显式的删除了拷贝构造函数和赋值运算符,在需要调用拷贝构造函数或者赋值运算符的地方,会提示_无法调用该函数,它是已删除的函数_。 还有一点需要注意的是,拷贝构造函数必须以引用的方式传递参数。这是因为,在值传递的方式传递给一个函数的时候,会调用拷贝构造函数生成函数的实参。如果拷贝构造函数的参数仍然是以值的方式,就会无限循环的调用下去,直到函数的栈溢出。

何时调用

拷贝构造函数和赋值运算符的行为比较相似,都是将一个对象的值复制给另一个对象;但是其结果却有些不同: 拷贝构造函数使用传入对象的值生成一个新的对象的实例而赋值运算符是将对象的值复制给一个已经存在的实例

这种区别从两者的名字也可以很轻易的分辨出来,拷贝构造函数也是一种构造函数,那么它的功能就是创建一个新的对象实例;赋值运算符是执行某种运算,将一个对象的值复制给另一个对象(已经存在的)。

调用的是拷贝构造函数还是赋值运算符,主要是看是否有新的对象实例产生。如果产生了新的对象实例,那调用的就是拷贝构造函数;如果没有,那就是对已有的对象赋值,调用的是赋值运算符。

调用拷贝构造函数主要有以下场景:

  • 对象作为函数的参数,以值传递的方式传给函数。 
  • 对象作为函数的返回值,以值的方式从函数返回
  • 使用一个对象给另一个对象初始化
class Person
{
public:
    Person(){}
    Person(const Person& p)
    {
        cout << "Copy Constructor" << endl;
    }

    Person& operator=(const Person& p)
    {
        cout << "Assign" << endl;
        return *this;
    }

private:
    int age;
    string name;
};

void f(Person p)
{
    return;
}

Person f1()
{
    Person p;
    return p;
}

int main()
{
    Person p;
    Person p1 = p;    // 1
    Person p2;
    p2 = p;           // 2
    f(p2);            // 3

    p2 = f1();        // 4

    Person p3 = f1(); // 5

    getchar();
    return 0;
}

分析如下:

  1. 这是虽然使用了”=”,但是实际上使用对象p来创建一个新的对象p1。也就是产生了新的对象,所以调用的是拷贝构造函数。
  2. 首先声明一个对象p2,然后使用赋值运算符”=”,将p的值复制给p2,显然是调用赋值运算符,为一个已经存在的对象赋值 。
  3. 以值传递的方式将对象p2传入函数f内,调用拷贝构造函数构建一个函数f可用的实参。
  4. 这条语句拷贝构造函数和赋值运算符都调用了。函数f1以值的方式返回一个Person对象,在返回时会调用拷贝构造函数创建一个临时对象tmp作为返回值;返回后调用赋值运算符将临时对象tmp赋值给p2.
  5. 按照4的解释,应该是首先调用拷贝构造函数创建临时对象;然后再调用拷贝构造函数使用刚才创建的临时对象创建新的对象p3,也就是会调用两次拷贝构造函数。不过,编译器也没有那么傻,应该是直接调用拷贝构造函数使用返回值创建了对象p3。

列表初始化

列表初始化是 C++ 11 新引进的初始化方式,它采用一对花括号(即{})进行初始化操作。能用直接初始化拷贝初始化的地方都能用列表初始化,而且列表初始化能对容器进行方便的初始化,因此在新的C++标准中,推荐使用列表初始化的方式进行初始化。

列表初始化的应用场景有:

int a{12};
string s{"123"};
vector<int> vec{1,2,3};

这里一定要注意,列表初始化使用的是花括号而不是圆括号!


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