C++创建对象时区分圆括号( )和大括号{ }
C++创建对象时区分圆括号( )和大括号
原文链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/268894227
内容来自Effective Modern C++ 条款7 ,学习总结笔记
C++11的对象初始化的语法选择是不堪和混乱的。总的来说,初始值可以借助大括号'{ }',等号 '=' ,圆括号 '( )' :
int x(0); // 初始值在圆括号内
int y = 0; // 初始值在等号后面
int z{0}; // 初始值在大括号内
使用等号初始化经常会让C++初学者认为会进行一次赋值,但不是那样的,对于内置类型,例如int
,初始化和赋值操作的差别是模糊的。但是对于用户定义的类,区分初始化和赋值操作是很重要的,因为这会导致不同的函数调用:
Widget w1; // 调用默认构造函数
Widget w2 = w1; // 不是赋值操作,调用拷贝构造函数
w1 = w2; // 赋值操作,调用operator=函数
因为初始化的语法很混乱,而且有些情况无法实现,所以C++11提出了统一初始化语法:一种至少在概念上可以用于表达任何值的语法。它的实现基于大括号,所以我称之为大括号初始化。
使用大括号可以更容易的初始化容器列表初始化:std::vector v{1, 3, 5};
大括号也可以用于类内成员的默认初始值,在C++11中,等号”=”也可以实现,但是圆括号 '( )' 则不可以:
class Widget {
...
private:
int x{ 0 }; // x的默认初始值为0
int y = 0; // 同上
int z( 0 ); // 报错
}
另一方面,不可拷贝对象(例如,std::atomic
)可以用大括号和圆括号初始化,但不能用等号:
std::atomic<int> ai1{ 0 }; // 可以
std::atomic<int> ai2( 0 ); // 可以
std::atomic<int> ai3 = 0; // 报错
注意:当大括号初始化用于内置类型的变量时,如果我们初始值存在丢失信息的风险,则编译器将报错:
doubel ld = 3.14;
int a {ld}; // 报错,存在信息丢失风险
int b (ld); // 正确
大括号初始化的另一个值得注意的特性是它会免疫C++中的最让人头痛的歧义。当开发者想要一个默认构造的对象时,程序会不经意地声明个函数而不是构造对象。
Widget w1(10); // 调用Widget的带参构造函数
但当你尝试用类似的语法调用无参构造时,你声明了个函数,而不是创建对象:
Widget w2(); // 最让人头痛的歧义,声明了一个名为w2,不接受任何参数,返回Widget类型的函数!
Widget w2; // 正确:w2是个默认初始化的对象
使用大括号包含参数是无法声明为函数的,所以使用大括号默认构造对象不会出现这个问题:
Widget w2{}; // 无歧义
我们讲了很多大括号初始化的内容,这种语法可以用于多种场景,还可以避免隐式范围窄化转换,又免疫C++的最让人头痛的歧义问题。一举多得,那么为什么这条款不起名为“用大括号初始化语法替代其他”呢?
大括号初始化的缺点是它有时会显现令人惊讶的的行为。这些行为的出现是因为与std::initializer_list
混淆了。在构造函数中,只要形参不带有std::initializer_list
,圆括号和大括号行为一致:
class Widget {
public:
Widget(int i, bool b);
Widget(int i, double d);
...
};
Widget w1(10, true); // 调用第一个构造函数
Widget w2{10, true}; // 调用第一个构造函数
Widget w3(10, 5.0); // 调用第二个构造函数
Widget w4{10, 5.0}; // 调用第二个构造函数
但是,如果构造函数的形参带有std::initializer_list
,调用构造函数时大括号初始化语法会强制使用带std::initializer_list
参数的重载构造函数:
class Widget {
public:
Widget(int i, bool b);
Widget(int i, double d);
Widget(std::initializer_list<long double> il);
...
};
Widget w1(10, true); // 使用圆括号,调用第一个构造函数
Widget w2{10, true}; // 使用大括号,强制调用第三个构造函数,10和true被转换为long double
Widget w3(10, 5.0); // 使用圆括号,调用第二个构造函数
Widget w4{10, 5.0}; // 使用大括号,强制调用第三个构造函数,10和5.0被转换为long double
就算是正常的拷贝构造和赋值构造也可以被带有std::initializer_list
的构造函数劫持:
class Widget {
public:
Widget(int i, bool b);
Widget(int i, double d);
Widget(std::initializer_list<long double> il);
operator float() const; // 支持隐式转换为float类型
...
};
Widget w5(w4); // 使用圆括号,调用拷贝构造函数
Widget w6{w4}; // 使用大括号,调用第三个构造函数
// 原因是先把w4转换为float,再把float转换为long dobule
Widget w7(std::move(m4)); // 使用圆括号,调用移动构造函数
Widget w8{std::move(m4)}; // 使用大括号,调用第三个构造函数,理由同w6
编译器用带有std::initializer_list
构造函数匹配大括号初始值的决心是如此的坚定,即使带有std::initializer_list
的构造函数是无法调用的,编译器也会忽略另外两个构造函数(第二个还是参数精确匹配的):
class Widget {
public:
Widget(int i, bool b);
Widget(int i, double d);
Widget(std::initializer_list<bool> il); // long double 改为 bool
...
};
Widget w{10, 5.0}; // 报错,因为发生范围窄化转换
// 编译器会忽略另外两个构造函数(第二个还是参数精确匹配的!)
只有当大括号内的值无法转换为std::initializer_list
元素的类型时,编译器才会使用正常的重载选择方法:
class Widget {
public:
Widget(int i, bool b);
Widget(int i, double d);
Widget(std::initializer_list<std::string> il); // bool 改为 std::string
...
};
Widget w1(10, true); // 使用圆括号,调用第一个构造函数
Widget w2{10, true}; // 使用大括号,不过调用第一个构造函数,因为无法转换为string
Widget w3(10, 5.0); // 使用圆括号,调用第二个构造函数
Widget w4{10, 5.0}; // 使用大括号, 不过调用第二个构造函数,因为无法转换为string
不过这里有一个有趣的边缘情况。一个大括号内无参的构造函数,不仅可以表示默认构造,还可以表示带std::initializer_list
的构造函数。你的空括号是表示哪一种情况呢?
正确答案是你将使用默认构造,一个空的大括号表示的是没有参数,而不是一个空的std::initializer_list
:
class Widget {
public:
Widget();
Widget(std::initializer_list<int> il);
...
};
Widget w1; // 调用默认构造函数
Widget w2{}; // 调用默认构造函数
如果你想要用一个空的std::initializer_list
参数来调用带std::initializer_list
构造函数,那么你需要把大括号作为参数,即把空的大括号放在圆括号内或者大括号内:
Widget w4({}); // 用了一个空的list来调用带std::initializer_list构造函数
此时此刻,大括号初始化,std::initializer_list
,构造函数重载之间的复杂关系在你的大脑中冒泡,你可能想要知道这些信息会在多大程度上关系到你的日常编程。可能比你想象中要多,因为std::vector
就是一个被它们直接影响的类。std::vector
中有一个可以指定容器的大小和容器内元素的初始值的不带std::initializer_list
构造函数,但它也有一个可以指定容器中元素值的带std::initializer_list
函数。
std::vector<int> v1(10, 20); // 使用不带std::initializer_list的构造函数
// 创建10个元素的vector,每个元素的初始值为20
std::vector<int> v2{10, 20}; // 使用带std::initializer_list的构造函数
// 创建2个元素的vector,元素值为10和20