C++變數初始化形式及其預設初始值問題

2023-02-12 06:01:16

什麼是初始化

當物件在建立時獲得了一個特定的值，我們就說這個物件被初始化了。

注意：在C++語言中，初始化和賦值是兩個完全不同的操作。

初始化：建立變數時賦予其一個初始值。

賦值：把物件的當前值刪除，並賦予一個新的值。

而在很多類中，初始化和賦值的區別事關底層效率問題：前者直接初始化資料成員，後者則先初始化再賦值。

初始化方式

預設初始化

在下面情況發生:

在塊作用域中定義非靜態變數或者陣列時沒有賦初值

{
	int var;
	int arr[10];
}

當一個類本身含有類型別的成員且使用合成的預設建構函式時

class B {
	int a = 1;
	int b = 2;
};
class A {
	B m_b;
};

當類型別的成員沒有在建構函式初始化列表中顯示地初始化時

簡單來說，如果在變數初始化時沒有指定初始值，則變數進行預設初始化，此時變數被賦予了預設值，預設值到底是什麼由變數型別和變數的位置決定的，我們後面會具體講解

值初始化

值初始化是隻使用了初始化器（即使用了圓括號或花括號）但卻沒有提供初始值的情況。

int main()
{
	int *p = new int();//值初始化
	vector<int> vec(10);//值初始化
	//int a();錯誤的初始化方式
	int a = int();//值初始化
	return 0;
}

注意：當不採用動態分配記憶體的方式（即不採用new運運算元）時，寫成int a();是錯誤的值初始化方式，因為這種方式宣告了一個函數而不是進行值初始化。如果一定要進行值初始化，必須結合拷貝初始化使用，即寫成int a=int();

對於內建型別初始值為0
對於類型別則呼叫其預設建構函式，如果沒有預設建構函式，則不能進行值初始化。

class A {//由於顯示宣告了建構函式，所以沒有預設建構函式
public:
	A(int x) {
		a = x;
	}
	int a;
};


int main()
{
	A object{};//由於沒有預設建構函式，初始化出錯
	cout << object.a << endl;
	return 0;
}

直接初始化/拷貝初始化

直接初始化與拷貝初始化對應，其內部實現機理不同。

直接初始化在下面情況下發生
採用圓括號的方式進行變數初始化
與值初始化不同，括號裡一定要有初始值
用emplace成員建立的元素都進行直接初始化

拷貝初始化在下面情況下發生

採用等號（=）進行初始化
從一個返回型別為非參照型別的函數返回一個物件
用列表初始化一個陣列中的元素

int main()
{
	int a(5);//直接初始化
	vector<int>vec1(10);//值初始化
	vector<int>vec2(vec1);//直接初始化
	vector<int>vec3(10,1);//直接初始化
	int b = 10;//拷貝初始化；
	vector<int>vec4 = vec3;//拷貝初始化
}

當使用直接初始化時，我們實際上是要求編譯器使用普通的函數匹配來選擇與我們提供的引數最匹配的建構函式。

注意：雖然拷貝初始化看起來像是給變數賦值，實際上是執行了初始化操作，與先定義再賦值本質不同。

可以看下面例子：

在這裡插入程式碼片class Foo
{
public:
	Foo() {
		cout << "Foo()" << endl;
	};
	Foo(int n) {
		cout << "Foo(int n)" << endl;
	}
	Foo(const Foo&x) {
		cout << "Foo(const Foo&x)" << endl;
	}
	Foo& operator=(const Foo&x) {
		cout << "Foo& operator=(const Foo&x) " << endl;
		return *this;
	}
	Foo& operator+(const Foo&x) {
		a += x.a;
		cout << "Foo& operator+(const Foo&x) " << endl;
		return *this;
	}
	int a=1;
};
int main()
{
	Foo f1;//預設初始化
	Foo f2 = f1;//拷貝初始化
	Foo f3=f1+f2;//拷貝初始化
	f3 = f2;//賦值操作
}

輸出結構：

可以看到在Foo f3=f1+f2;這行程式碼中並沒有執行賦值操作

（1）對於內建型別變數（如int，double，bool等），直接初始化與拷貝初始化差別可以忽略不計。

（2）對於類型別的變數（如string或其他自定義型別），直接初始化呼叫類別建構函式（呼叫引數型別最佳匹配的那個），拷貝初始化呼叫類的拷貝建構函式。

特別的，當對類型別變數進行初始化時，如果類別建構函式採用了explicit修飾而且需要隱式型別轉換時，則只能通過直接初始化而不能通過拷貝初始化進行操作。

列表初始化

列表初始化是C++ 11 新引進的初始化方式，它採用一對花括號（{}）進行初始化操作。而在此之前，比如C++98/03 只有陣列和POD型別才可以使用列表初始化。

到了C++ 11,能用直接初始化和拷貝初始化的地方都能用列表初始化，而且列表初始化能對容器進行方便的初始化，所以在新的C++標準中，推薦使用列表初始化的方式進行初始化。

而在某些情況下，初始化的真實含義依賴於初始值時用的是花括號還是圓括號。

程式碼如下：

int main(void)
{
	vector<int>vec1(10);//vec1有10個元素，每個元素值為0
	vector<int>vec2{10};//vec2有1個元素，值為10
	vector<int>vec3(10, 1); // vec3有10個元素，每個元素值為1
	vector<int>vec4{ 10, 1 };// vec4有2個元素，值分別為10和1
}

如果使用圓括號，提供的值是用來構造物件的
如果使用花括號，表明我們相要列表初始化該物件，即儘可能把花括號中的值當成元素初始值來處理。
但是如果提供的值不能用來列表初始化，則考慮通過構造來進行初始化vector<string>vec5{10};由於花括號裡的值與元素型別不同，不能進行列表初始化，所以將vec5有10個元素，每個元素進行預設初始化。

當用於內建型別的變數時，這種初始化形式還有一個重要的特點：如果使用列表初始化且初始值存在丟失資訊的風險，則編譯器將報錯

int main(void)
{
	double d = 1.2345;
	int a(d), b = d;		//正確；雖然編譯器不報錯，但是會提示存在丟失資訊的風險
	int x{ d }, y = { d };//錯誤；編譯器會報錯，因為從double轉換到int存在丟失資訊的風險。
}

預設初始值

內建型別的初始值由定義的位置決定

定義在任何函數體之外的變數被初始化為0
定義在函數體內部的區域性變數則未定義，如果試圖拷貝或者以其他形式存取該變數，則會引發錯誤
但是函數體內部的區域性靜態變數例外，如果區域性靜態變數沒有顯示的初始化，它將執行值初始化

int global_a;//值為0
short c;//值為0
int main(void)
{
	static int a;//值為0
	int b;//錯誤；未進行初始化
}

對於類型別，其預設初始值由類自己決定

如果類中的資料成員在預設建構函式中進行了賦值，則預設初始化值優先使用預設建構函式的值
如果在預設建構函式中沒有賦值，但是該資料成員提供了類內初始值，則建立物件時，其預設初始值就是類內初始值，
如果在預設建構函式中沒有賦值且沒有類內初始值，對於內建型別，則其值未定義，對於類型別，則對其進行預設初始化

class B {
public:
	string str="123";
};
class A {
public:
	A() {
		x = 1;
	}
	int x = 5;
	int y = 10;
	B b;
};
A global_a;
int main(void)
{
	A a;
	cout << global_a.x << " " << global_a.y << " " << global_a.b.str << endl;
	cout << a.x << " " << a.y << " " << a.b.str << endl;
}

總結

以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支援it145.com。