深度探索C++对象模型：成员变量的初始化列表

布满荆棘的人生 2023-02-26 06:21 1阅读 0赞

对 class members 的初始化操作可以放在 member initialization list 或者 construct 中进行，但两者之间是有一些区别的，无论是在效率上还是在语法上。

何时应该使用 initialization list ？  
在语法方面来说，为了程序可以通过编译，下面几种情况必须使用 initialization list ：

当初始化一个 reference member 时  
当初始化一个 const member 时  
当调用一个 base class 的 constructor ，并且它拥有一组参数时  
当调用一个 member object 的 constructor ，并且它拥有一组参数时

下面来看一下在效率方面什么时候应该用 initialization list 。首先看下面一段代码：

class Word {
    public:
      Word() {
        _name = 0;
        _cnt = 0;
      }
    protected:
      String _name;
      int _cnt;
    }

上面这段代码没有语法错误，程序可以正确的编译执行，但是效率上却不尽人意。首先我们来看编译都干了什么，下面是经过编译器扩展后的 constructor 伪码：

// C++ 伪码
    Word::Word {
      // 调用 _name 的默认构造函数
      _name.String::String();
      // 生成临时对象
      String temp = String(0);
      // 将临时对象 memberwise 拷贝给 _name
      _name.String::Operator=(temp);
      // 销毁临时对象
      temp.String::~String();
      _cnt = 0;
    }

通过编译器扩展后的代码我们可以看到，这种方式的 \_name 初始化效率很差，需要产生一个临时对象，多了一次构造、一次拷贝、一次析构的额外操作。不过通过这种初始化方式对 \_cnt 并没有什么影响。所以改进后的代码应该是这样的：

Word::Word() : _name(0) {
      _cnt = 0;
    }
    经过编译器扩展后的伪码类似这样：
    
    Word::Word() {
      _name.String::String(0);
      _cnt = 0;
    }

member initialization list 到底都做了什么？  
通过上面的分析，可以大概看出 initialization list 的作用，具体细节是：

编译器会一一操作 initialization list ，以适当的次序在 constructor 之内安插初始化操作，并且在任何 explicit user code 之前。

member initialization list 存在的一些风险  
上面所说的 适当次序 是指 members 在 class 里的声明次序，而不是在 initialization list 的排列次序，所以例如下面这段代码就会问题：

Class X {
      int i;
      int j;
    
    public:
      X(int val) : j(val), i(j) {
      }
    }

上面代码的本意是先用 val 初始化 j 在用 j 初始化 i ，但实际上 initialization list 的初始化次序是按照 members 在 class 里的声明次序，所以会先初始化 i ，然后才是 j ，而 j 一开始并未进行初始化，导致 i(j) 的结果也无法预料。

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