C++11 帶來的新特性 （2）—— 統一初始化（Uniform Initialization）

1 統一初始化（Uniform Initialization）

在C++ 11之前，所有對象的初始化方式是不同的，經常讓寫代碼的我們感到困惑。C++ 11努力創造一個統一的初始化方式。
其語法是使用{}和std::initializer_list ，先看示例。

    int values[]{ 1, 2, 3 };
    std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };
    std::vector<std::string> cities{
        "Berlin", "New York", "London",  "Braunschweig"
    };
    std::comples<double> c{4.0, 3.0}; //等價於 c(4.0, 3.0)
    auto ar = { 1, 2, 3 };  // ar 是一個std::initializer_list<int>類型

    std::vector<int> v = { 1, 2, 3 };
    std::list<int> l = { 1, 2, 3 };
    std::set<int> s = { 1, 2, 3 };
    std::map<int, std::string> m = { {1, "a"}, {2, "b"} };

2 原理

針對形如"{ 1, 2, 3 }"的參數列表,系統會首先自動調用參數初始化(value initialization)，將其轉換成一個std::initializer_list ，它將用於對變量（可能是簡單類型，或者對象類型）初始化。比如"{ 1, 2, 3 }"會首先生成一個std::initializer_list ，然后用於生成一個int數組values。c{4.0, 3.0}會生成一個std::initializer_list ,然后調用std::comples 類的構造函數std::comples (double,double)。
我們通過一個例子來分析具體細節：

    std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };

• 首先，將參數列表{ 2, 3, 6, 7 }轉換成std::initializer_list 。
  從stl源碼中可以看出initializer_list的帶參數構造函數是個私有函數，它只能由編譯器調用。

    private:
      iterator          _M_array;
      size_type         _M_len;

      // The compiler can call a private constructor.
      constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l)
      : _M_array(__a), _M_len(__l) { }

• 其次，使用std::initializer_list 對象來初始化std::vector 類的構造函數。下面是構造函數源碼。

      vector(initializer_list<value_type> __l,
         const allocator_type& __a = allocator_type())
      : _Base(__a)
      {
    _M_range_initialize(__l.begin(), __l.end(),
                random_access_iterator_tag());
      }

3 未賦值的初始化

如果使用了std::initializer_list ，但是沒有指定參數值，結果會怎樣？直接看示例。

    int i;      //i值未定義
    int j{};    //j=0
    int *p;     //p值未定義
    int *q{};   //q=nullptr

4 在構造函數中顯示使用std::initializer_list

我們可以在構造函數中主動使用std::initializer_list ，這時外部調用{}初始化時，會優先調用包含std::initializer_list 參數的構造函數。請看下例子。

    class P
    {
    public:
        P(int, int){std::cout<<"call P::P(int,int)"<<std::endl;}
        P(std::initializer_list<int>){
            std::cout<<"call P::P(initializer_list)"<<std::endl;
        }
    };
    P p(77,5);     // call P::P(int,int)
    P q{77,5};     // call P::P(initializer_list)
    P r{77,5,42};  // call P::P(initializer_list)
    P s = {77, 5}; // call P::P(initializer_list)

5 拒絕隱式調用構造函數

我們知道，C++會先使用{}中的參數生成一個std::initializer_list 對象，然后調用賦值對象的構造函數。
有一種特殊情形，我們如果希望對象的某個構造函數必須要被顯示調用，如何做到呢？向其中添加一個explicit關鍵字。在stl庫中出現大量的這種使用方式。請看下例：

    class P
    {
      public:
        P(int a, int b){...}
        explicit P(int a, int b, int c){...}
    };

    P x(77,5);    //OK
    P y{77,5);    //OK
    P z{77,5,42}; //OK
    p v = {77,5}; //OK,(implicit type conversion allowed)
    P w = {77,5,42};//Error,必須要顯示調用該構造函數

    void fp(const P&);
    
    fp({47,11});    //OK
    fp({47,11,3});  //Error
    fp(P{47,11});   //OK
    fp(P{47,11,3}); //OK

6 局限 —— Narrowing Initializations

統一初始化用起來很舒爽，那它有什么局限呢？
有，在一種場景下無法使用，那就是Narrowing Initializations。
Narrowing Initializations，我翻譯為“精度截斷”。比如float轉換為int，double轉換為float。統一初始化，完全不允許精度階段的發生，更進一步，要求參數列表中的所有參數的精度一樣。請看以下示例。

    int x1(5.3);    //OK, x1 = 5.3
    int x3{5.0};    //Error
    int x4 = {5.3}; //Error
    char c1{7};     //OK
    char c2{99999}; //Error
    std::vector<int> v1{ 1, 2, 4, 5};    //OK
    std::vector<int> v2{ 1, 2,3, 4, 5.6};//Error

但是如果實際工程允許精度截斷的發生，那么我們應該怎么完成初始化。可以使用()來完成初始化，它會調用賦值操作或者相應的構造函數。

    int x3{5.0};    //Error
    int x2(5.2);    //OK, x2 = 5