本节书摘来自异步社区出版社《c++面向对象高效编程（第2版）》一书中的第4章，第4.1节，作者： 【美】kayshav dattatri，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。
c++面向对象高效编程（第2版）
在函数内部创建一个基本数据类型，或在类中创建此类型的数据成员时（如c++中的char），该基本类型中包含的值是什么？
其中包含的是预定义的内容，还是未定义的无用单元？
这些都是在学习新语言或新范式（如oop）时，应该真正关心的问题。举例说明，tperson类如下所示，该类用于机动车辆注册系统、员工数据库等。
main()
{
int i; // 局部变量
int j = 10;
i = 20;
tperson alien; // tperson类的对象
alien.print();
}<code>`</code>
这就引出了许多问题：
（1）定义局部变量i时，i中的值是什么？
（2）tperson类的对象alien中的数据成员_ssn、_name和_birthdate中的值是什么？
根据c++（和c）中的定义，i中的值是未定义的。该值就是在创建i的内存区域中所包含的值（在运行时栈上），没人知道是什么。换言之，变量i未初始化。另一方面，我们用10创建了j，变量j中的值即为10。在该程序中，j中包含的值是已定义的，变量j即代表初始值10。
初始化是在创建变量（或常量）时，向变量储存已知值的过程。这意味着该变量在被创建（无论以何种方式）时即获得一个值。进一步而言，在初始化期间，为变量储存值（即初始值，如示例中的10）时，我们并未覆盖该变量中的任何值。换言之，初始化并不用于擦除变量中的任何现有值。初始化只是在变量被创建的同时，为其储存一个已知值。
以上代码保证了在使用j时，j中就已储存了值10。当然，变量i也可用，但在为其赋值20之前，包含在i中的值是未知的。而且，当我们将20赋值给i的同时，正在擦除其中包含的任何值（即使是未知的）。这就是赋值与初始化的不同。
赋值一定会擦除变量中的现有值，变量中的原始值在该步骤中丢失。初始化是在创建变量的同时便为其储存一个值。由于被初始化的变量，在初始化步骤开始前并不存在，因此该步骤并未丢失任何值。任何变量只可初始化一次，但可以赋值任意多次。这是初始化和赋值的根本区别。 如果在给i赋值前使用i（如数组下标），将无法预知结果。而使用j则很安全，因为我们知道它确切的值。使用已初始化的变量更加安全，因为它的行为可预知。在后面的章节中，我们将把该原则扩展到对象上。
之前主要讨论的是main()中的局部变量。不过，我们更感兴趣的是对象。对象alien的数据成员中所包含的值是什么？我们并不知道，因为并未用合适的值初始化它们。
c++：
除非类的构造函数显式初始化对象的数据成员中的值，否则该值是未定义的。这与上面的变量i类似。i和_ssn数据成员（或其他数据成员）之间的唯一区别是：前者是main()内部的一个局部变量，而后者是类内部的数据成员。默认情况下，c++编译器不会初始化对象的任何数据成员。这项工作由实现者负责让构造函数完成。即使是类的默认构造函数，也不会为对象的数据成员储存任何预定义的值。
为什么初始化数据成员如此重要？
假设我们实现了tperson类的print()成员函数的代码，如下所示：
tperson::print() const
cout << “name is” << _name << “ ssn: ” << _ssn << endl;
// ... 更多
}
在用对象alien调用print()时，你能否猜到print()会输出什么？绝对不能。_name和_ssn字符指针都并未初始化，我们不知道它们包含的内存地址是什么。这样通过cout调用插入操作符（insertion operator）（<<）可能会导致各种无法预知的输出。如果我们能肯定已正确初始化指针_name，那么，调用插入操作符输出的内容才可预知。不仅如此，除非正确地初始化对象的所有数据成员，否则对象的行为都无法准确地预知，而且使用这样的对象也不安全。类的设计者和实现者必须保证类对象的行为正确，无论以何种方式创建对象，该对象的行为都应该是已知的。如果无法履行这样的承诺，就违反了实现者与客户之间的契约。记住，一旦创建了类的对象，客户便可通过该对象调用它所属类的任何成员函数。实现者不能强制执行规则来限制访问成员函数，而且实现者也不能假定客户通过对象调用成员函数的顺序。因此，黄金法则如下：
hand 一定要记住，用合适的值初始化对象的所有数据成员。
所谓合适的值，指的是类的每个成员函数都能清楚解析的值。类的任何成员函数都必须能理解数据成员中的值，并且根据该值作出判断。
这看起来容易，但实际上并非如此。初始化数据成员不是简单的问题。在构造函数内部执行初始化时，可能会调用其他成员函数，如果这些成员函数使用尚未初始化的数据成员，后果将不堪设想。构造函数必须确保，在它内部被调用的任何成员函数都能运行正常。这意味着构造函数在调用其他成员函数之前，必须在所有数据成员中都储存了适当的值。在某些情况下，为了完成对象的初始化，该构造函数必须依赖于其他成员函数的结果。但是，如果这些成员函数试图使用尚未初始化的数据成员，程序会无法控制。实现者必须特别注意，一旦出现这种棘手的情形，可能不得不重新组织代码。解决方案之一是：使用非成员函数（静态或全局函数），避免访问数据成员。
警告：
在某些情况下，当为对象调用构造函数时，构造函数可以判断新对象不会使用哪些数据成员（基于传递给构造函数的参数）。鉴于此，实现者可能会选择不初始化某些数据成员（因为它们不会在对象中使用）。这样做可以接受，但实现者作出这样的假设时必须十分谨慎。如果将来需要修改类的实现，还需额外注意对未初始化数据成员的假设。无论数据成员在对象中使用与否，初始化对象的所有数据成员也许会更加容易些。否则，应使用类的相关知识，并提供详细的文档和关于假设的断言。
smalltalk:
就初始化而言，smalltalk和c++迥然不同。在smalltalk中，一旦创建了对象，就保证已正确地初始化所有的实例成员。如果通过默认创建方法创建对象的所有实例成员，这些实例成员均包含一个预定义值nil。注意，nil是已知值。这是一种特殊的情况，意味着实例成员未初始化。在c++中，没有这样的初始化，实现者必须要显式地进行初始化。在smalltalk中，类对象的创建将由它的元类（metaclass）控制。
eiffel:
在eiffel中，用make操作创建对象，这与c++中的构造函数非常类似。该方法用已知值初始化所有的基本类型（如整数和字符），所有的整数数据成员都设置为0；布尔类型设置为false；所有类引用设置为void 1。既然eiffel不支持基本类型和引用之外的其他类型，那么这种初始化方案就要考虑到对象的所有类型。如果默认的make不合适，为了处理初始化，实现者可以为类特别定义make操作（带访问保护）。还需注意，仅有对象的声明并不能创建一个新对象，必须通过对象名调用make方法，才能在运行时创建该对象。用!!前缀表明创建新对象（!!objectname.make）。如果调用make的语句前未加!!前缀，make将重置现有对象中的值。
了解以上知识后，现在我们来完成tperson类的构造函数。应该用此构造函数替换116页的内联实现（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;
// 为简化起见，省略一些细节
private:
char* _name; // 作为字符数组
unsigned long _ssn;
const unsigned long _birthdate;
char* _address; // 作为字符数组
};<code>`</code>
_birthdate成为一个const，我们再也无法给_birthdate字段赋值，只能初始化它。为满足这样的要求，c++提供了如下初始化语法（为构造函数），如下所示：
class tcar {
private:
unsigned _weight; // 汽车的重量，英镑。
short _drivetype; // 四轮驱动或两轮驱动
tperson _owner; // 谁拥有这辆车？
// 省略不重要的细节
public:
tcar(const char name[], const char address[],
unsigned long ssn, unsigned long ownerbirthdate,
unsigned weight = 900, short drivetype = 2);
tcar的构造函数可以写成：
tperson::tperson (unsigned long thebirthdate) :
_ssn(0) ,
_name(0),
_birthdate(thebirthdate),
_address(0)
{ / 构造函数体中无代码 / }<code>`</code>
以上代码在初始化阶段便完成了所有工作，赋值阶段无需做任何事情。当处理基本类型时，选择这样的初始化方式还是其他方式，只是样式的选择或偏好问题。但是，在某些情况下，如后续章节所述，采用初始化样式效率更高（带内嵌对象时）。
样式：
无论何时，如果可以在初始化语法和赋值两种样式之间作选择，应选择初始化样式。假设在最初的实现中，被初始化的某成员是基本数据类型，而在后来的实现中将该成员改为类对象（参见下一页tdate类的用法），如果选择初始化样式，则无需修改代码。如果我们为对象使用赋值语法，要记住，在开始赋值前，可能已经通过该对象调用了构造函数，而且我们可能已经使用构造函数初始化了该对象（因此，无需再进行赋值操作）。
但是，在初始化阶段不一定就能完成所有的工作。在很多类中，许多操作都必须在所有数据成员被完全初始化之前执行。这些操作涉及计算不同的值或调用不同的函数（成员函数和非成员函数）。在构造函数中，可能要按照预定义的顺序执行一些步骤，这些步骤只能在赋值阶段完成。当某数据成员依赖于另一个被初始化的值时，甚至更加复杂。因此，尽可能地使用初始化语法，但也不能过分依赖它。无论如何，最终的目标是构造出完整且正确的对象。
在面向过程编程中，依赖于某个特殊函数来初始化很常见。该函数通常称为initialize（或init），用于在程序启动后完成应用程序（或模块）中的初始化工作。在面向过程编程中，以这样的方式初始化很合适。但是，在面向对象编程（oop）中不要用这种方式初始化。完全初始化对象的正确（且唯一）方法是，在构造函数中进行。类的设计者不应该要求客户调用initialize()方法来初始化对象，这很可能导致错误，因为很容易忘记调用initialize()。因此，对这种方式的初始化应避而远之。只有当对象依赖于另一个对象进行初始化，且另一个对象尚未创建时才需要采取这种方式初始化。在包含虚基类的复杂继承层次中会出现这种情况。
回到tperson类，用数字表示日期非常不方便。当然，你可以使用儒略日（julian date），但那更适用于机器，而我们倾向于用更简单的格式来表示日期（如6/11/95）。如果用这样的格式比较日期是否相等，会非常方便。为了让日期对用户更加友好，我们用另一个tdate类来表示日期，这是另一个简单的抽象。这种情况下，我们对tdate类的接口更感兴趣，实现的问题反而不太重要。使用诸如tdate这样的类，使得接口更易于理解，而且简化了实现。对于这样的类需要考虑诸多设计因素，详见第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;
// 为简化起见，省略细节
char* _name;
unsigned long _ssn;
const tdate _birthdate;
char* _address;
新的tperson类对象概念上的布局，如图4-2所示。从现在开始，该tperson类将用于所有的示例中。
图4-2
（1）如果类的构造函数中包含其他类的对象，那么必须在构造函数的初始化阶段，为它所使用的所有内嵌对象调用合适的构造函数。
（2）如果实现者在调用内嵌对象的构造函数时失败，编译器将设法为内嵌对象调用默认构造函数（如果有可用且可访问的默认构造函数）。
（3）如果（1）和（2）都不成功，则构造函数的实现是错误的（导致编译时错误）。
（4）每个内嵌对象的析构函数，将由包含该对象的类的析构函数自动调用，无需程序员干预。
1如前面的章节所述，eiffel中的引用与c++中的指针非常类似。在eiffel中，对象只能包含对其他对象的引用。
2内嵌对象就是另一个对象的数据成员（如tcar的_owner）。
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