帶你掌握 C++ 中三種類成員初始化方式

語言: CN / TW / HK
時間 2022-05-30 03:15:21
主題:

摘要：在 C++11 之後，宣告時初始化->初始化列表->建構函式初始化。

本文分享自華為雲社群《如何編寫高效、優雅、可信程式碼系列（3）——類成員初始化的三種方式》，原文作者：我是一顆大西瓜。

首先，先得了解一下 C++支援哪幾種類成員初始化的方式，你常用的又是哪一種。

  • 初始化方式一：初始化列表

class A
{
public:
int a; // 初始化列表
A(int a_):a(a_){}
};

  • 初始化方式二：建構函式初始化

class A
{
public:
int a; // 初始化列表
A(int a_, bool b) { a = a_; }
};

  • 初始化方式三：宣告時初始化（也稱就地初始化，c++11 後支援）

class A
{
public:
int a = 1; // 宣告時初始化
A() {}
};

在 C++98 中，支援了在類宣告中使用等號“=”加初始值的方式，來初始化類中靜態成員常量。這種宣告方式我們也稱之為“就地”宣告。就地宣告在程式碼編寫時非常便利，不過 C++98 對類中就地宣告的要求卻非常高。如果靜態成員不滿足常量性，則不可以就地宣告，而且即使常量的靜態成員也只能是整型或者列舉型才能就地初始化。而非靜態成員變數的初始化則必須在建構函式中進行。比如，如下程式碼在 c++98 中編譯

class Init
{
public:
    Init(): a(0) []
    Init(int d): a(d) {}
private:
    int a;
    const static int b = 0;


    int c = 1;           // member, cannot pass build
    static int d = 0;    // member, cannot pass build


    static const double e = 1.3;      // not int or enum type, cannot pass build
    stati const char* const f = "e";  // not int or enum type, cannot pass build
}

這非常不方便，所以在 C++11 中，標準允許非靜態成員變數的初始化有多種形式。具體而言，除了初始化列表外，在 C++11 中，標準還允許使用等號= 或者 花括號{} 進行就地的非靜態成員變數初始化。

struct init {
    int a = 1;
    double b {1.2};
};

大家知道，有幾種情況下推薦優先使用列表初始化

  • const 成員變數只能用成員初始化列表來完成初始化，而不能在建構函式內賦值
  • 初始化的資料成員是物件
  • 需要初始化引用成員資料

具體的原因這裡不細述，大家可以去看一下《C++ Primer》。

建構函式初始化的本質是賦值操作（"="），這個方法存在兩個問題，一個是比起初始化列表和就地初始化，此方式的效率偏低；第二個是可能存在錯誤隱患。

先說第一個，賦值過程中會產生臨時物件，臨時物件的構造析構會造成效率損耗，初始化列表的方式就避免了產生臨時物件縮帶來的問題。

第二個是，如果你沒有重寫或者禁止賦值建構函式，c++會悄悄的加上預設的賦值建構函式，這個時候也有可能帶來問題。

從 C++11 之後，這三種初始化的方法都可以使用，並不會存在衝突，但是，他們之間是有優先順序順序的，這個優先順序來源於他們在初始化的時間順序，後面初始化的會把前面的覆蓋掉，成員變數的初始化順序是宣告時初始化->初始化列表->建構函式初始化

因此假如三種初始化方式同時存在的話，那麼最後保留的成員變數值肯定是建構函式中初始化的值。

#include <iostream>
using namespace std;
class A 
{
public:
    int a = 1;
    A(int a_) :a(2) { a = 3; }
};


int main()
{
    A a;
    cout << "a.a=" << a.a << endl;
    return 0;
}


// a.a=3

既然初始化方式這麼多，那麼什麼時候適用哪種呢？

1. 宣告時初始化的使用場景

  • 一個優點是直觀，你在宣告的時候順便給一個初始值，bravo，別人在看你程式碼的時候，點一下調到宣告也能看到你賦予的初始值，不用再去看建構函式那裡給的什麼值

  • 第二個優點更有用了，比如你要定義多個建構函式，每個建構函式都用列表初始化的方法初始化，多麻煩呀，請看下面的例子，媽媽看了再也不用擔心我想用其他初始化方法了

class Group {
public:
Group() {}
Group(int a): data(a) {}
Group(Mem m): mem(m) {}
Group(int a, Mem m, string n): data(a), mem(m), name(n) {}
private:
int data = 1;
Mem mem{0};
string name{"Group"};
};

2. 列表初始化的使用場景

前面說過了三個場景，這裡贅述一下

  • const 成員變數只能用成員初始化列表來完成初始化，而不能在建構函式內賦值
  • 初始化的資料成員是物件
  • 需要初始化引用成員資料

但是，需要注意列表初始化的順序，不過 IDE 會提示你的

3. 建構函式初始化的使用場景

  • 第一個就是拷貝和賦值建構函式裡（不然怎麼叫賦值建構函式呢）
  • 第二個就是比較無聊的情況了，比如你想把幾個成員函式都初始化成一個值，請看下面例子

class Group {
public:
Group() {data1 = data2 = data3 = 0;}
private:
int data1;
int data2;
int data3;
};

一言以蔽之，優先就地初始化和列表初始化。

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