本文嘗試回答：

• 現(xiàn)代 C++ 有哪幾種初始化形式？分別能夠用于什么場景？有什么限制？
• MyClass obj(); 為什么沒有調(diào)用默認無參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個對象？
• new int 和 new int() 有什么區(qū)別？
• 直接初始化、拷貝初始化、列表初始化、默認初始化、值初始化、類內(nèi)初始值、構(gòu)造函數(shù)初始值列表的區(qū)別與聯(lián)系？
• 初始化和賦值的區(qū)別？
• 類成員有幾種初始化方式，其初始化順序是由什么決定的？
• 初始化相關(guān)的注意事項及最佳實踐？

1. 內(nèi)置類型和類類型

正式開始介紹初始化之前，先要區(qū)分 C++ 中的兩種數(shù)據(jù)類型：內(nèi)置類型和類類型。

• 內(nèi)置類型：char、bool、short、int、float、double、指針等 C++ 語言支持的最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)類型
• 類類型：標準庫以及我們自己定義的各種類、模板類等，如 MyClass、std::vector<T>、std::string、std::unique_ptr<T>...

2. C++ 初始化的 4 種形式

初始化是指在創(chuàng)建對象（為特定類型的變量申請存儲空間）的同時賦予初始值。現(xiàn)代 C++ 中，一共有 4 種初始化形式：

1. 等號 =...
2. 等號+花括號 ={...}
3. 花括號 {...}
4. 圓括號 (...)

無論是內(nèi)置類型還是類類型，都支持這 4 種形式的初始化：

int i1=0;   // (1)
int i2={0}; // (2)
int i3{0};  // (3)
int i4(0);  // (4)

std::string s1="hello";   // (1)
std::string s2={"hello"}; // (2)
std::string s3{"hello"};  // (3)
std::string s4("hello");  // (4)

3. 初始化和賦值

前兩種初始化雖然在形式上都用了等號 =，但初始化的等號和賦值的等號具有不同的含義。C++ 中賦值和初始化是兩種完全不同的操作，只是恰巧都用了等號 =。就好比乘法和解引用都用了 *，含義卻完全不同。

• 初始化：為變量申請存儲空間，創(chuàng)建新的變量。如果是類類型，將調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)
• 賦值：把一個現(xiàn)有變量的值用另一個值替代，不創(chuàng)建新的變量。如果是類類型，將調(diào)用類的賦值運算符 operator=()

int a = 1; // 初始化
a = 2;     // 賦值

MyClass obj1;              // 初始化，調(diào)用 MyClass() 構(gòu)造函數(shù)
MyClass obj2{42, "hello"}; // 初始化，調(diào)用 MyClass(int, string) 構(gòu)造函數(shù)
obj1 = obj2;               // 賦值，調(diào)用 operator=(const MyClass&)

4. 拷貝初始化和直接初始化

int i1=0;   // (1) 拷貝初始化
int i2={0}; // (2) 拷貝初始化
int i3{0};  // (3) 直接初始化
int i4(0);  // (4) 直接初始化

std::string s1="hello";   // (1) 拷貝初始化
std::string s2={"hello"}; // (2) 拷貝初始化
std::string s3{"hello"};  // (3) 直接初始化
std::string s4("hello");  // (4) 直接初始化

C++ 初始化的 4 種形式中，前兩種初始化形式 (1)(2) 使用了等號，叫做拷貝初始化，后兩種 (3)(4) 沒有等號，叫做直接初始化。無論是拷貝初始化，還是直接初始化，都是初始化，不是賦值！對于類類型，都是調(diào)用構(gòu)造函數(shù)，不會調(diào)用賦值運算符！在絕大多數(shù)情況下（TODO：補充反例），拷貝初始化和直接初始化除了形式上多一個/少一個等號之外，底層代碼上沒有任何區(qū)別。

注意：雖然叫做拷貝初始化，但構(gòu)造 s1、s2 的過程中，不存在“拷貝”！底層代碼和 s3、s4 完全相同，都是直接調(diào)用 string 的構(gòu)造函數(shù)（不信可以去 cppinsights.io 自行驗證）。

5. 列表初始化

列表初始化（list initialization）：使用花括號 {} 形式的初始化。C++ 的 4 種初始化形式中的 (2)(3) 都屬于列表初始化。列表初始化在 C++11 中得到全面應(yīng)用，其最大的特點在于可以防止窄化轉(zhuǎn)換：如果列表初始化存在信息丟失的風(fēng)險， 編譯器將報錯。不僅如此，列表初始化還能用于各種初始化場景，包括類內(nèi)初始值以及 Most Vexing Parse 場景。

a. 防止窄化轉(zhuǎn)換

long double ld = 3.1415;
int a{ld};    // 無法編譯，轉(zhuǎn)換存在信息丟失的風(fēng)險
int b = {ld}; // 無法編譯，轉(zhuǎn)換存在信息丟失的風(fēng)險
int c(ld);    // 可以編譯，但信息丟失
int d = ld;   // 可以編譯，但信息丟失

b. 避免 Most Vexing Parse

class MyClass {
public:
  MyClass();
  MyClass(int x);
  MyClass(int x, int y);
};

int main() {
  MyClass obj1(1);   // OK
  MyClass obj2{1};   // OK，列表初始化
  MyClass obj3(1,2); // OK
  MyClass obj4(1,2); // OK，列表初始化
  // 錯誤，obj5 被解析為函數(shù)聲明：參數(shù)為空，返回 MyClass
  MyClass obj5(); 
  MyClass obj6{};  // OK，列表初始化
  MyClass obj7;    // OK
}

注意：obj5 并不是創(chuàng)建一個默認構(gòu)造的對象，而是被解析為一個函數(shù)聲明，參數(shù)為空，返回 MyClass。有的編譯期會給出警告 warning: empty parentheses were disambiguated as a function declaration [-Wvexing-parse]？

6. 默認初始化

默認初始化（default initialization）：當(dāng)對象未被顯式地賦予初值時執(zhí)行的初始化行為。

默認初始化的例子：

int i;
std::string s;
MyClass* p = new MyClass;
double* pd = new double;

• 類類型：由類的默認（無參）構(gòu)造決定
• 內(nèi)置類型（指針、int、double、float、bool、char 等）及其數(shù)組：
  • 全局（包括定義在任何函數(shù)之外、命名空間之內(nèi)的）變量或局部靜態(tài)變量：初始化為 0（這種情況也叫值初始化）
  • 局部非靜態(tài)變量或類成員：未定義（未初始化）

如果類沒有默認（無參）構(gòu)造函數(shù)，則該類不支持默認初始化。

7. 值初始化

值初始化（value initialization）：默認初始化的特殊情況，此時內(nèi)置類型會被初始化為 0。

值初始化的場景：

• STL 容器只指定元素數(shù)量，而不指定初值時，就會執(zhí)行值初始化，如 vector<int> vec(10);：10 個 int，初始化為 0
• 全局（包括定義在任何函數(shù)之外、命名空間之內(nèi)的）變量或局部靜態(tài)變量：初始化為 0
• new 類型，后面帶括號，如：new int()， new string{}
• 初始值列表為空 {}，如 double d{};、int *p{};

類類型沒必要區(qū)分是默認初始化還是值初始化：類類型的初始化總是由類的構(gòu)造函數(shù)決定，與在函數(shù)內(nèi)/外、全局/局部/類成員、靜態(tài)/非靜態(tài)、默認初始化/值初始化無關(guān)！如果類不含默認（無參）構(gòu)造，則該類無法進行默認初始化/值初始化！

8. new 的初始化

// 對于類類型，有無括號沒區(qū)別
string *ps1 = new string;    // 默認初始化為空 string
string *ps2 = new string();  // 值初始化為空 string
string *ps3 = new string{};  // 值初始化為空 string

// 對于內(nèi)置類型，有括號進行值初始化，沒有括號的值未定義！
int *pi1 = new int;          // 默認初始化，*pi1 值未定義！
int *pi2 = new int();        // 值初始化，*pi2 為 0
int *pi3 = new int{};        // 值初始化，*pi3 為 0

const int *pci1 = new const int(1024); // 分配并初始化一個 const int
const int *pci2 = new const int{1024}; // 分配并初始化一個 const int

9. 類的初始化

類成員有兩種初始化方式：類內(nèi)初始值（成員初始化器，in-class member initializer）以及構(gòu)造函數(shù)初始值列表（constructor initialize list）。

不要在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)部初始化數(shù)據(jù)成員，因為只有當(dāng)類的所有成員初始化完成之后才開始執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)體，此時并不是真正意義上的初始化，而是重新賦值！也正是因為如此，引用成員、const 成員只能通過類內(nèi)初始值或者構(gòu)造函數(shù)初始值列表初始化，而不能在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)部“初始化”。不僅如此，在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)部進行賦值，相比于內(nèi)類初始值/構(gòu)造函數(shù)初始化列表的只調(diào)用一次構(gòu)造函數(shù)，多了一次賦值操作，效率更低。

注意：對于內(nèi)置類型的數(shù)據(jù)成員，如果沒有對其進行顯式初始化，其值未定義！

9.1 類內(nèi)初始值/成員初始化器

在類中聲明類的數(shù)據(jù)成員同時提供初始值，初始值可以是字面值、表達式甚至是函數(shù)調(diào)用。形式上可以用等號或者花括號，但是不能用圓括號。C++11 之后首選的初始化類成員方式。

class SalesData {
    unsigned unitsSold = 0;
    double revenue {0.0};
    std::string bookNo{"hello"};
    shared_ptr<int> sp={make_shared<int>(5)};
};

9.2 構(gòu)造函數(shù)初始值列表

如果需要根據(jù)傳入構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)來初始化類成員，可以使用構(gòu)造函數(shù)初始值列表。構(gòu)造函數(shù)初始值列表的形式是在構(gòu)造函數(shù)的形參列表之后，使用冒號分隔，接著是成員名字，然后使用圓括號或花括號來包裹初始化的表達式，多個成員之間通過逗號分隔。

class SalesData {
public:
    SalesData(const std::string &s) : bookNo(s) {}
    SalesData(const std::string &s, unsigned n, double p) : bookNo(s), unitsSold(n), revenue(p*n) {}
};

注意：類的數(shù)據(jù)成員初始化順序和構(gòu)造函數(shù)初始化列表中的順序無關(guān)，而是由成員在類中聲明的順序決定：

class X {
    int x;
    int y;
public:
    // 先用未初始化的 y 初始化 x，再用 val 初始化 y
    X(int val): y(val), x(y){}
};

上述 x 值未定義！一般編譯器會給出警告。

9.3 類成員的初始化順序

類的數(shù)據(jù)成員初始化順序由成員在類中聲明的順序決定，按照聲明的順序，依次構(gòu)造每個成員，所有成員構(gòu)造完成后才執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)。

順便說一句，析構(gòu)順序與初始化順序相反：先執(zhí)行析構(gòu)函數(shù)，再按照構(gòu)造相反的順序依次析構(gòu)每個成員。

10. 總結(jié)

現(xiàn)代 C++ 4 種初始化形式：

序號	形式	拷貝/直接初始化	可用于構(gòu)造函數(shù)初始值列表	可用于類內(nèi)初始值	備注
1	等號 =	拷貝初始化	?	?
2	等號+花括號 ={}	拷貝初始化	?	?	列表初始化
3	花括號 {}	直接初始化	?	?	推薦！列表初始化，能用于各種初始化場景！
4	圓括號 ()	直接初始化	?	?	存在 Most Vexing Parse 問題、不可用于類內(nèi)初始值及提供多個初始元素值的列表 vector<string> v("a", "an", "the");

• 拷貝初始化：使用 = 形式的初始化。
• 直接初始化：不使用 = 形式的初始化（使用 {} 或 ()形式初始化）
• 列表初始化：使用 {} 形式的初始化，能夠用于各種初始化場景，也被稱為統(tǒng)一初始化
• 默認初始化：未顯式指定初始值的初始化行為。類類型將調(diào)用默認無參構(gòu)造函數(shù)；而內(nèi)置類型可能被值初始化為 0，也可能未被初始化（值未定義）！
• 值初始化：默認初始化的特殊情況，對于內(nèi)置類型，其值將被初始化為 0。
• 類內(nèi)初始值/成員初始化器：聲明類成員的同時直接提供初值，C++11 之后的首選初始化類成員的方式。
• 構(gòu)造函數(shù)初始值列表：能夠根據(jù)傳入構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)進行初始類成員

11. 最佳實踐/核心指南

1. 總是初始化內(nèi)置類型的變量，如 int i{};。最好使用 auto，因為 auto 會強迫初始化：不提供初始值就無法推導(dǎo)類型。

2. 推薦使用 {} 統(tǒng)一列表初始化，形式統(tǒng)一，能用于各種場景。

3. 對于類成員的初始化，優(yōu)先考慮類內(nèi)初始值。如果需要根據(jù)傳入構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)來初始化成員，可以使用構(gòu)造函數(shù)初始值列表，不要在構(gòu)造函數(shù)體內(nèi)部對類成員進行賦值。

4. C++核心指南 C.45：如果只是初始化類的數(shù)據(jù)成員， 不需要專門定義構(gòu)造函數(shù)，用類內(nèi)初始值。

5. C++核心指南 NR.5：不要兩步初始化，類的構(gòu)造函數(shù)應(yīng)該直接完成類的初始化工作，不要把初始化的任務(wù)轉(zhuǎn)移/強加給類的用戶（例如要求用戶在創(chuàng)建一個類的對象后，再額外調(diào)用一個 Init() 之類的函數(shù)）。

12. 擴展閱讀

• C++ 何時調(diào)用默認構(gòu)造、拷貝構(gòu)造、移動構(gòu)造、拷貝賦值、移動賦值、析構(gòu)以及對象析構(gòu)順序
• C++ Primer 查漏補缺 —— C++ 中的各種初始化

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一文总结现代 C++ 中的初始化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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