C++ 初始化列表

“初始化列表”在 C++ 中常指两种相关但不同的东西：构造函数的成员初始化列表，以及用花括号进行的列表初始化。std::initializer_list 则是标准库提供的一种类型，常用于接收一组只读元素。它们名字相近，使用场景也有关联，但不能互相替代。

构造函数的成员初始化列表

成员初始化列表写在构造函数参数列表之后、函数体之前，用来直接初始化基类和成员：

class Rectangle {
public:
    Rectangle(int width, int height)
        : width_(width), height_(height) {}

private:
    int width_;
    int height_;
};

冒号后面的 width_(width) 和 height_(height) 分别初始化对应成员。也可以使用花括号形式：

Rectangle(int width, int height)
    : width_{width}, height_{height} {}

为什么要用成员初始化列表

成员初始化列表会在构造函数体执行前初始化成员。若在函数体中赋值，成员会先被初始化，再执行赋值：

class Example {
public:
    Example(int value) {
        value_ = value; // value_ 先默认初始化，然后再赋值
    }

private:
    int value_;
};

下面的写法则直接用参数初始化 value_：

class Example {
public:
    Example(int value) : value_(value) {}

private:
    int value_;
};

这些成员必须在对象构造时完成初始化。const 成员之后不能再赋值，引用也必须在创建时绑定到对象；而没有默认构造函数的成员无法先被默认构造、再在构造函数体中赋值。因此，若没有其他初始化来源，就要在构造函数的成员初始化列表中初始化它们：

class Record {
public:
    Record(int id, int& source)
        : id_(id), source_(source) {}

private:
    const int id_;
    int& source_;
};

也可以用类内默认成员初始化器提供初始化：

int global_source = 0;

struct NonDefault {
    explicit NonDefault(int) {}
};

class Record {
public:
    Record() = default;

private:
    const int id_{0};
    int& source_ = global_source;
    NonDefault item_{1};
};

构造函数没有在成员初始化列表中指定这些成员时，会采用对应的类内默认成员初始化器；若在构造函数初始化列表中显式指定，则使用显式指定的初始化。例子中的 item_ 没有默认构造函数，因此它的类内初始化器必须提供可用的构造参数。换言之，成员初始化列表不是唯一的初始化方式，但这些成员必须在构造阶段得到初始化，不能留到构造函数体里再赋值或绑定。

初始化顺序

基类先于派生类成员初始化；同一个类的成员则严格按照它们在类中声明的顺序初始化，而不是按照成员初始化列表里的书写顺序：

class Pair {
public:
    Pair(int value) : second_(value), first_(second_) {}

private:
    int first_;
    int second_;
};

上例中 first_ 会先于 second_ 初始化，所以 first_(second_) 读取的是尚未初始化的 second_，结果不可靠。应让声明顺序和依赖关系一致，并按同样顺序书写初始化列表：

class Pair {
public:
    Pair(int value) : first_(value), second_(first_) {}

private:
    int first_;
    int second_;
};

委托构造

一个构造函数可以把初始化工作委托给同一个类的另一个构造函数：

class Point {
public:
    Point() : Point(0, 0) {}
    Point(int x, int y) : x_(x), y_(y) {}

private:
    int x_;
    int y_;
};

委托构造函数的初始化列表中只能指定另一个构造函数，不能同时再列出数据成员。

花括号列表初始化

C++11 起，可以用花括号初始化对象和变量：

int count{3};
Point origin{0, 0};

花括号初始化会拒绝可能丢失数据的窄化转换：

int value = 3.14; // 可以编译，但会丢失小数部分
// int other{3.14}; // 编译错误：窄化转换

花括号可能改变构造函数的选择

如果类型提供了接收 std::initializer_list 的构造函数，花括号初始化会优先考虑这类构造函数。这会让容器的括号和花括号写法含义不同：

#include <vector>

std::vector<int> filled(3, 7); // 3 个元素，每个都是 7
std::vector<int> values{3, 7}; // 两个元素：3 和 7

选择括号还是花括号时，应确认目标类型的构造函数重载和预期含义。

std::initializer_list

std::initializer_list<T> 是标准库类型，表示一组类型为 T 的只读元素。它常用于编写支持花括号传参的构造函数：

#include <initializer_list>

class IntList {
public:
    IntList(std::initializer_list<int> values) {
        for (int value : values) {
            // 在这里处理每个 value
        }
    }
};

IntList numbers{1, 2, 3};

传入的元素不能通过 std::initializer_list 修改。若需要保存这些元素，通常要在构造函数中把它们复制到自己的容器中。

小结

• 构造函数的成员初始化列表负责直接初始化基类和成员，位于构造函数体之前。
• 成员的实际初始化顺序由类中的声明顺序决定。
• 花括号列表初始化能检查窄化转换，但也可能优先选择 std::initializer_list 构造函数。
• std::initializer_list<T> 是一种只读元素列表类型，不等同于成员初始化列表。