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C++创建对象时区分圆括号( )和大括号{ }

  • 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<int> 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 ( )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