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C++ 初始化列表(一)

編輯:C++入門知識

C++ 初始化列表(一)


何謂初始化列表

與其他函數不同,構造函數除了有名字,參數列表和函數體之外,還可以有初始化列表。初始化列表以冒號開頭,後跟一系列以逗號分隔的初始化字段。在C++中,struct和class唯一的區別就是struct的所有成員默認都是public的,所以如果不考慮成員的可訪問性,這兩者是沒有區別的,而這裡我們不考慮訪問性的問題,所以下面的代碼都以struct來演示。

struct foo
{
    string name ;
    int id ;
    foo(string s, int i):name(s), id(i){} ; // 初始化列表
};

構造函數的兩個執行階段

構造函數的執行可以分成兩個階段,初始化階段和計算階段,初始化階段先於計算階段。

初始化階段

所有類類型(class type)的成員都會在初始化階段初始化,即使該成員沒有出現在構造函數的初始化列表中。

計算階段

一般用於執行構造函數體內的賦值操作,下面的代碼定義兩個結構體,其中Test1有構造函數,拷貝構造函數及賦值運算符,為的是方便查看結果。Test2是個測試類,它以Test1的對象為成員,我們看一下Test2的構造函數是怎麼樣執行的。

 
struct Test1
{
    Test1() // 無參構造函數
    { 
        cout << Construct Test1 << endl ;
    }

    Test1(const Test1& t1) // 拷貝構造函數
    {
        cout << Copy constructor for Test1 << endl ;
        this->a = t1.a ;
    }

    Test1& operator = (const Test1& t1) // 賦值運算符
    {
        cout << assignment for Test1 << endl ;
        this->a = t1.a ;
        return *this;
    }

    int a ;
};

struct Test2
{
    Test1 test1 ;
    Test2(Test1 &t1)
    {
        test1 = t1 ;
    }
};
 

調用代碼

Test1 t1 ;
Test2 t2(t1) ;

輸出

\

解釋一下,第一行輸出結果對應調用代碼中第一行,構造一個Test1對象。第二行輸出對應Test2構造函數中的代碼,用默認的構造函數初始化對象test1,這就是所謂的初始化階段。第三行輸出對應Test1的賦值運算符,對test1執行賦值操作,這就是所謂的計算階段。

為什麼使用初始化列表

初始化類的成員有兩種方式,一是使用初始化列表,二是在構造函數體內進行賦值操作。使用初始化列表主要是基於性能問題,對於內置類型,如int, float等,使用初始化類表和在構造函數體內初始化差別不是很大,但是對於類類型來說,最好使用初始化列表,為什麼呢?由上面的測試可知,使用初始化列表少了一次調用默認構造函數的過程,這對於數據密集型的類來說,是非常高效的。同樣看上面的例子,我們使用初始化列表來實現Test2的構造函數

struct Test2
{
    Test1 test1 ;
    Test2(Test1 &t1):test1(t1){}
}

使用同樣的調用代碼,輸出結果如下。

\

第一行輸出對應調用代碼的第一行。第二行輸出對應Test2的初始化列表,直接調用拷貝構造函數初始化test1,省去了調用默認構造函數的過程。所以一個好的原則是,能使用初始化列表的時候盡量使用初始化列表。

哪些東西必須放在初始化列表中

除了性能問題之外,有些時場合初始化列表是不可或缺的,以下幾種情況時必須使用初始化列表

  • 常量成員,因為常量只能初始化不能賦值,所以必須放在初始化列表裡面
  • 引用類型,引用必須在定義的時候初始化,並且不能重新賦值,所以也要寫在初始化列表裡面
  • 沒有默認構造函數的類類型,因為使用初始化列表可以不必調用默認構造函數來初始化,而是直接調用拷貝構造函數初始化。

    對於沒有默認構造函數的類,我們看一個例子。

     
    struct Test1
    {
        Test1(int a):i(a){}
        int i ;
    };
    
    struct Test2
    {
        Test1 test1 ;
        Test2(Test1 &t1)
        {
            test1 = t1 ;
        }
    };
     

    以上代碼無法通過編譯,因為Test2的構造函數中test1 = t1這一行實際上分成兩步執行。

    1. 調用Test1的默認構造函數來初始化test1

    2. 調用Test1的賦值運算符給test1賦值

    但是由於Test1沒有默認的構造函數,所謂第一步無法執行,故而編譯錯誤。正確的代碼如下,使用初始化列表代替賦值操作。

    struct Test2
    {
        Test1 test1 ;
        Test2(Test1 &t1):test1(t1){}
    }

    成員變量的初始化順序

    成員是按照他們在類中出現的順序進行初始化的,而不是按照他們在初始化列表出現的順序初始化的,看代碼。

    struct foo
    {
        int i ;
        int j ;
        foo(int x):i(x), j(i){}; // ok, 先初始化i,後初始化j
    };

    再看下面的代碼

    struct foo
    {
        int i ;
        int j ;
        foo(int x):j(x), i(j){} // i值未定義
    };

    這裡i的值是未定義的,雖然j在初始化列表裡面出現在i前面,但是i先於j定義,所以先初始化i,但i由j初始化,此時j尚未初始化,所以導致i的值未定義。所以,一個好的習慣是,按照成員定義的順序進行初始化。

    同樣再看看下面的代碼

    class Data{

    public:
    int i;
    int j;
    int k;
    Data(int a):j(a),k(i),i(i)
    {
    }
    };
    這種寫法有問題,按照此寫法,只有j的值等於a的值,k和i的值都是未定義的。

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