本節書摘來自異步社群出版社《c++面向對象高效程式設計（第2版）》一書中的第4章，第4.1節，作者： 【美】kayshav dattatri，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。
c++面向對象高效程式設計（第2版）
在函數内部建立一個基本資料類型，或在類中建立此類型的資料成員時（如c++中的char），該基本類型中包含的值是什麼？
其中包含的是預定義的内容，還是未定義的無用單元？
這些都是在學習新語言或新範式（如oop）時，應該真正關心的問題。舉例說明，tperson類如下所示，該類用于機動車輛注冊系統、員工資料庫等。
main()
{
int i; // 局部變量
int j = 10;
i = 20;
tperson alien; // tperson類的對象
alien.print();
}<code>`</code>
這就引出了許多問題：
（1）定義局部變量i時，i中的值是什麼？
（2）tperson類的對象alien中的資料成員_ssn、_name和_birthdate中的值是什麼？
根據c++（和c）中的定義，i中的值是未定義的。該值就是在建立i的記憶體區域中所包含的值（在運作時棧上），沒人知道是什麼。換言之，變量i未初始化。另一方面，我們用10建立了j，變量j中的值即為10。在該程式中，j中包含的值是已定義的，變量j即代表初始值10。
初始化是在建立變量（或常量）時，向變量儲存已知值的過程。這意味着該變量在被建立（無論以何種方式）時即獲得一個值。進一步而言，在初始化期間，為變量儲存值（即初始值，如示例中的10）時，我們并未覆寫該變量中的任何值。換言之，初始化并不用于擦除變量中的任何現有值。初始化隻是在變量被建立的同時，為其儲存一個已知值。
以上代碼保證了在使用j時，j中就已儲存了值10。當然，變量i也可用，但在為其指派20之前，包含在i中的值是未知的。而且，當我們将20指派給i的同時，正在擦除其中包含的任何值（即使是未知的）。這就是指派與初始化的不同。
指派一定會擦除變量中的現有值，變量中的原始值在該步驟中丢失。初始化是在建立變量的同時便為其儲存一個值。由于被初始化的變量，在初始化步驟開始前并不存在，是以該步驟并未丢失任何值。任何變量隻可初始化一次，但可以指派任意多次。這是初始化和指派的根本差別。 如果在給i指派前使用i（如數組下标），将無法預知結果。而使用j則很安全，因為我們知道它确切的值。使用已初始化的變量更加安全，因為它的行為可預知。在後面的章節中，我們将把該原則擴充到對象上。
之前主要讨論的是main()中的局部變量。不過，我們更感興趣的是對象。對象alien的資料成員中所包含的值是什麼？我們并不知道，因為并未用合适的值初始化它們。
c++：
除非類的構造函數顯式初始化對象的資料成員中的值，否則該值是未定義的。這與上面的變量i類似。i和_ssn資料成員（或其他資料成員）之間的唯一差別是：前者是main()内部的一個局部變量，而後者是類内部的資料成員。預設情況下，c++編譯器不會初始化對象的任何資料成員。這項工作由實作者負責讓構造函數完成。即使是類的預設構造函數，也不會為對象的資料成員儲存任何預定義的值。
為什麼初始化資料成員如此重要？
假設我們實作了tperson類的print()成員函數的代碼，如下所示：
tperson::print() const
cout << “name is” << _name << “ ssn: ” << _ssn << endl;
// ... 更多
}
在用對象alien調用print()時，你能否猜到print()會輸出什麼？絕對不能。_name和_ssn字元指針都并未初始化，我們不知道它們包含的記憶體位址是什麼。這樣通過cout調用插入操作符（insertion operator）（<<）可能會導緻各種無法預知的輸出。如果我們能肯定已正确初始化指針_name，那麼，調用插入操作符輸出的内容才可預知。不僅如此，除非正确地初始化對象的所有資料成員，否則對象的行為都無法準确地預知，而且使用這樣的對象也不安全。類的設計者和實作者必須保證類對象的行為正确，無論以何種方式建立對象，該對象的行為都應該是已知的。如果無法履行這樣的承諾，就違反了實作者與客戶之間的契約。記住，一旦建立了類的對象，客戶便可通過該對象調用它所屬類的任何成員函數。實作者不能強制執行規則來限制通路成員函數，而且實作者也不能假定客戶通過對象調用成員函數的順序。是以，黃金法則如下：
hand 一定要記住，用合适的值初始化對象的所有資料成員。
所謂合适的值，指的是類的每個成員函數都能清楚解析的值。類的任何成員函數都必須能了解資料成員中的值，并且根據該值作出判斷。
這看起來容易，但實際上并非如此。初始化資料成員不是簡單的問題。在構造函數内部執行初始化時，可能會調用其他成員函數，如果這些成員函數使用尚未初始化的資料成員，後果将不堪設想。構造函數必須確定，在它内部被調用的任何成員函數都能運作正常。這意味着構造函數在調用其他成員函數之前，必須在所有資料成員中都儲存了适當的值。在某些情況下，為了完成對象的初始化，該構造函數必須依賴于其他成員函數的結果。但是，如果這些成員函數試圖使用尚未初始化的資料成員，程式會無法控制。實作者必須特别注意，一旦出現這種棘手的情形，可能不得不重新組織代碼。解決方案之一是：使用非成員函數（靜态或全局函數），避免通路資料成員。
警告：
在某些情況下，當為對象調用構造函數時，構造函數可以判斷新對象不會使用哪些資料成員（基于傳遞給構造函數的參數）。鑒于此，實作者可能會選擇不初始化某些資料成員（因為它們不會在對象中使用）。這樣做可以接受，但實作者作出這樣的假設時必須十分謹慎。如果将來需要修改類的實作，還需額外注意對未初始化資料成員的假設。無論資料成員在對象中使用與否，初始化對象的所有資料成員也許會更加容易些。否則，應使用類的相關知識，并提供詳細的文檔和關于假設的斷言。
smalltalk:
就初始化而言，smalltalk和c++迥然不同。在smalltalk中，一旦建立了對象，就保證已正确地初始化所有的執行個體成員。如果通過預設建立方法建立對象的所有執行個體成員，這些執行個體成員均包含一個預定義值nil。注意，nil是已知值。這是一種特殊的情況，意味着執行個體成員未初始化。在c++中，沒有這樣的初始化，實作者必須要顯式地進行初始化。在smalltalk中，類對象的建立将由它的元類（metaclass）控制。
eiffel:
在eiffel中，用make操作建立對象，這與c++中的構造函數非常類似。該方法用已知值初始化所有的基本類型（如整數和字元），所有的整數資料成員都設定為0；布爾類型設定為false；所有類引用設定為void 1。既然eiffel不支援基本類型和引用之外的其他類型，那麼這種初始化方案就要考慮到對象的所有類型。如果預設的make不合适，為了處理初始化，實作者可以為類特别定義make操作（帶通路保護）。還需注意，僅有對象的聲明并不能建立一個新對象，必須通過對象名調用make方法，才能在運作時建立該對象。用!!字首表明建立新對象（!!objectname.make）。如果調用make的語句前未加!!字首，make将重置現有對象中的值。
了解以上知識後，現在我們來完成tperson類的構造函數。應該用此構造函數替換116頁的内聯實作（①）。
class tperson {
public:
tperson(unsigned long thebirthdate);
tperson(const char name[], const char theaddress[],
unsigned long thessn, unsigned long thebirthdate);
tperson& operator=(const tperson& source);
tperson(const tperson& source);
~tperson();
void setname(const char newname[]);
void print() const;
// 為簡化起見，省略一些細節
private:
char* _name; // 作為字元數組
unsigned long _ssn;
const unsigned long _birthdate;
char* _address; // 作為字元數組
};<code>`</code>
_birthdate成為一個const，我們再也無法給_birthdate字段指派，隻能初始化它。為滿足這樣的要求，c++提供了如下初始化文法（為構造函數），如下所示：
class tcar {
private:
unsigned _weight; // 汽車的重量，英鎊。
short _drivetype; // 四輪驅動或兩輪驅動
tperson _owner; // 誰擁有這輛車？
// 省略不重要的細節
public:
tcar(const char name[], const char address[],
unsigned long ssn, unsigned long ownerbirthdate,
unsigned weight = 900, short drivetype = 2);
tcar的構造函數可以寫成：
tperson::tperson (unsigned long thebirthdate) :
_ssn(0) ,
_name(0),
_birthdate(thebirthdate),
_address(0)
{ / 構造函數體中無代碼 / }<code>`</code>
以上代碼在初始化階段便完成了所有工作，指派階段無需做任何事情。當處理基本類型時，選擇這樣的初始化方式還是其他方式，隻是樣式的選擇或偏好問題。但是，在某些情況下，如後續章節所述，采用初始化樣式效率更高（帶内嵌對象時）。
樣式：
無論何時，如果可以在初始化文法和指派兩種樣式之間作選擇，應選擇初始化樣式。假設在最初的實作中，被初始化的某成員是基本資料類型，而在後來的實作中将該成員改為類對象（參見下一頁tdate類的用法），如果選擇初始化樣式，則無需修改代碼。如果我們為對象使用指派文法，要記住，在開始指派前，可能已經通過該對象調用了構造函數，而且我們可能已經使用構造函數初始化了該對象（是以，無需再進行指派操作）。
但是，在初始化階段不一定就能完成所有的工作。在很多類中，許多操作都必須在所有資料成員被完全初始化之前執行。這些操作涉及計算不同的值或調用不同的函數（成員函數和非成員函數）。在構造函數中，可能要按照預定義的順序執行一些步驟，這些步驟隻能在指派階段完成。當某資料成員依賴于另一個被初始化的值時，甚至更加複雜。是以，盡可能地使用初始化文法，但也不能過分依賴它。無論如何，最終的目标是構造出完整且正确的對象。
在面向過程程式設計中，依賴于某個特殊函數來初始化很常見。該函數通常稱為initialize（或init），用于在程式啟動後完成應用程式（或子產品）中的初始化工作。在面向過程程式設計中，以這樣的方式初始化很合适。但是，在面向對象程式設計（oop）中不要用這種方式初始化。完全初始化對象的正确（且唯一）方法是，在構造函數中進行。類的設計者不應該要求客戶調用initialize()方法來初始化對象，這很可能導緻錯誤，因為很容易忘記調用initialize()。是以，對這種方式的初始化應避而遠之。隻有當對象依賴于另一個對象進行初始化，且另一個對象尚未建立時才需要采取這種方式初始化。在包含虛基類的複雜繼承層次中會出現這種情況。
回到tperson類，用數字表示日期非常不友善。當然，你可以使用儒略日（julian date），但那更适用于機器，而我們傾向于用更簡單的格式來表示日期（如6/11/95）。如果用這樣的格式比較日期是否相等，會非常友善。為了讓日期對使用者更加友好，我們用另一個tdate類來表示日期，這是另一個簡單的抽象。這種情況下，我們對tdate類的接口更感興趣，實作的問題反而不太重要。使用諸如tdate這樣的類，使得接口更易于了解，而且簡化了實作。對于這樣的類需要考慮諸多設計因素，詳見第11章。
tperson(const char birthdate[]);
tperson(const char name[], const char theaddress[],
unsigned long thessn, const char birthdate[]);
tperson& operator=(const tperson& source);
tperson(const tperson& source);
~tperson();
void setname(const char thenewname[]);
void print() const;
// 為簡化起見，省略細節
char* _name;
unsigned long _ssn;
const tdate _birthdate;
char* _address;
新的tperson類對象概念上的布局，如圖4-2所示。從現在開始，該tperson類将用于所有的示例中。
圖4-2
（1）如果類的構造函數中包含其他類的對象，那麼必須在構造函數的初始化階段，為它所使用的所有内嵌對象調用合适的構造函數。
（2）如果實作者在調用内嵌對象的構造函數時失敗，編譯器将設法為内嵌對象調用預設構造函數（如果有可用且可通路的預設構造函數）。
（3）如果（1）和（2）都不成功，則構造函數的實作是錯誤的（導緻編譯時錯誤）。
（4）每個内嵌對象的析構函數，将由包含該對象的類的析構函數自動調用，無需程式員幹預。
1如前面的章節所述，eiffel中的引用與c++中的指針非常類似。在eiffel中，對象隻能包含對其他對象的引用。
2内嵌對象就是另一個對象的資料成員（如tcar的_owner）。
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