Google C++每周贴士 #146: 默认与值初始化

（原文链接：https://abseil.io/tips/146 译者：[email protected]）

每周贴士 #146: 默认与值初始化

• 最初发布于：2018-04-19
• 作者：Dominic Hamon
• 更新于：2020-04-06
• 短链接：abseil.io/tips/146

“通往成功的路总是在施工”——莉莉·汤普琳

长话短说（TL;DR）

为安全性和可读性起见，你应该假设标量对象（scalar objects）在被显式赋值之前都没有初始化为合理值。使用初始化器可以确保标量值被初始化成了安全的值。

介绍

对象被创建的时候，也许初始化了，也许没初始化。没初始化的对象不能被安全地读取，但要理解对象什么时候没被初始化可没那么容易。

第一件需要了解的事，是被构造的类型是标量（scalar）、聚合（aggregate）还是其他类型。标量 类型可以被想象成简单类型：整数或浮点数对象；指针；枚举；成员指针；

nullptr_t

。聚合 类型是数组或简单类（只有公有、非静态数据成员，没有自定义构造函数，没有基类，没有虚函数，没有默认成员初始化器的类）。

为判断一个实例是否被初始化为可安全读取的值，还有一个因素是，它有没有显式的 初始化器。也就是说，语句里的对象名后面，有没有跟着

()

、

{}

或

= {}

。

因为这些规则并不直观，所以确保对象被初始化的最简单规则是，提供一个初始化器。这被叫做 值初始化（value-initialization），区别于 默认初始化（default-initialization），后者是编译器为标量和聚合类型执行的操作。

自定义构造函数

如果类型的定义中有自定义构造函数，那它就不是聚合类型，初始化过程就非常简单了：值初始化和默认初始化都调用该构造函数：

struct Foo {
  Foo() : v() {}

  int v;
  std::string s;
};

int main() {
  Foo default_foo;
  Foo value_foo = {};
  ...
}
           

= {}

触发了

value_foo

的值初始化，调用了

Foo

的默认构造函数。然后，

v

就可以被安全地读取了，因为构造函数初始化列表以值初始化了它。事实上，因为

v

不是类类型，所以这是值初始化的一个特例，被称为 零值初始化（zero-initialization），

value_foo.v

的值为

。

类似地，因为

default_foo

是默认初始化的，它调用了同样的构造函数，所以

default_foo.v

也被零值初始化，可以被安全地读取。

注意

Foo::s

有自定义构造函数，所以它在两种情况下都是被值初始化的，可以被安全地读取。

自定义构造函数中未初始化的成员

struct Foo {
  Foo() {}

  int v;
};

int main() {
  Foo foo = {};
}
           

这种情况下，虽然

Foo

有自定义构造函数，但它没有初始化

v

。这时候，

v

又被默认初始化了，也就是说其值是不确定的，不能被安全地读取。

显式值初始化

一般情况下，为了读者考虑，最好将初始化器替换为显式地初始化为一个值，即使那个值是0。这被称作 直接初始化（direct-initialization），是值初始化的特殊形式。

struct Foo {
  Foo() : v(0) {}

  int v;
};
           

默认成员初始化

比为类定义构造函数更简单——且仍然绕过默认和值初始化的陷阱——的方案是，尽可能地在成员声明的时候初始化：

struct Foo {
  int v = 0;
};
           

这保证了无论

Foo

的实例如何构造，

v

都将被初始化为一个确定的值。

默认成员初始化 还充当了文档，尤其是对布尔类型或非零的初始值，说明了该成员安全的初始值。

专业建议：标量零值初始化

标量类型初始化后可以被安全读取的完整规则：

• 类型后跟着显式地

  ()

  、

  {}

  或

  = {}

  的初始化器。
• 构造中的类型的实例是数组中的一个元素，且后面跟着如前所述的初始化器。例如，

  new int[10]()

  。
• 构造中的类型的实例是一个类成员，该类的默认构造函数被禁用（译者注：有自定义构造函数），且外层对象（译者注：该类的实例）是以值初始化的。
• 构造中的类型的实例是静态的（static）或线程局部的（thread-local）。
• 构造中的类型的实例是一个类成员，该成员是聚合类型且有初始化器。

数组类型

人们很容易忘记给数组声明加一个显式的初始化器，但这会带来相当要命的初始化问题。

int main() {
  int foo[3];
  int bar[3] = {};
  ...
}
           

foo

的每个元素都是默认初始化的（译者注：对于

int

类型意味着没有初始化，随机值），然而

bar

的每个元素都会被零值初始化。

跑个题：辨别默认初始化的不同声明

热门小测：这两个风格不同的声明是否影响代码的行为？

struct Foo {
  Foo() = default;

  int v;
};

struct Bar {
  Bar();

  int v;
};

Bar::Bar() = default;

int main() {
  Foo f = {};
  Bar b = {};
  ...
}
           

很多开发者会合理地假设这可能会影响到生成代码的质量，但除此之外只是个风格偏好。你也许会猜到，因为我问了，所以这肯定不对。

原因要追溯到上面第一节说到的自定义构造函数。因为

Foo

的构造函数是默认声明的，所以它不是自定义构造函数。这意味着

Foo

是一个聚合类型，而

f.v

是零值初始化的。然而，

Bar

有自定义构造函数，虽然被编译器实现为默认构造函数。因为该构造函数没有显式地初始化

Bar::v

，

b.v

将被默认构造，不能被安全读取。

建议

• 显式地指定标量类型的初始值，而不是依赖零值初始化。
• 在显式地初始化或赋值给标量类型的实例之前，假设它们有不确定的值。
• 如果一个成员有敏感的默认值，且这个类有多个构造函数，请使用默认成员初始化器来确保其不会被忘了初始化。注意构造函数中的成员初始化器会覆盖默认值。

延伸阅读

• Tip #61: Default Member Initializers
• Tip #88: Initialization:

  =

  ,

  ()

  , and

  {}

• Tip #131: Special member functions and

  =default

• C++参考——初始化