C++ 初始化列表(Initialization List)
请注意以下继承体系中各class的constructors写法:
1 class CPoint 2 { 3 public: 4 CPoint(float x=0.0) 5 :_x(x){} 6 7 float x() {return _x;} 8 void x(float xval){_x=xval;} 9 protected: 10 float _x; 11 }; 12 13 class CPoint2d:public CPoint{ 14 15 public: 16 CPoint2d(float x=0.0,float y=0.0) 17 :CPoint(x),_y(y){} 18 19 float y(){return _y;} 20 void y(float yval){_y=yval;} 21 protected: 22 float _y; 23 }; 24 25 class CPoint3d:public CPoint2d{ 26 public: 27 CPoint3d(float x=0.0,float y=0.0,float z=0.0) 28 :CPoint2d(x,y),_z(z){} 29 30 float z(){return _z;} 31 void z(float zval){_z=zval;} 32 33 protected: 34 float _z; 35 36 37 };
在constructor声明之后有一个:符号,后面紧跟着一个(以上)的函数调用动作,这一行就是所谓的initialization list。它的作用是在进入constructor主体动作之前,,先唤起其中所列的函数。例如上面的:
第5行表示:在执行CPoint::CPoint(x)之前,先执行_x(x); (注:语言内建类型如int、float、long等等也是一种class,因为变量_x的类型是float,所以_x(x)的意思是启动“float class”的constrnctor,也就把_x的初值设为x;
第17行表示:执行CPoint2d::CPoint2d(x,y)之前,先执行CPoint(x)和_y(y).
第28行表示:执行CPoint3d::CPoint3d(x,y,z)之前,先执行CPoint2d(x,y)和_z(z).
因此当我产生一个CPoint3d object如下:
CPoint3d aPoint3d(1.1, 2.2, 3.3);
会有以下六个动作依序被调用:
_x(1.1); // 相当于 _x = 1.1; CPoint::CPoint(1.1); // 本例沒做什么事 _y(2.2); // 相当于 _y = 2.2; CPoint2d::CPoint2d(1.1, 2.2); // 本例沒做什么事 _z(3.3); // 相当于_z = 3.3; CPoint3d::CPoint3d(1.1, 2.2, 3.3); // 本例沒做什么事
你可能会问,既然继承体系中的建构方式是由内而外,由上而下,那么这里产生个CPoint3d object,必然会调用CPoint2d和CPoint的constrnctor,而所有初始化动作都可以在其中完成,initialization list的出现会不会是显得多此一举?做个测试就知道了,把上一段27行的代码改为这样试试:
CPoint3d( float x = 0.0, float y = 0.0, float z = 0.0 ) { _z = z; }
其中没有指定initialzation list。结果竟然无法通过编译:
error C2668: 'CPoint2d::CPoint2d' : ambiguous call to overloaded function
也就是说,当编译器根据继承体系往上一层调用base class constructor时,发现CPoint2d有两个constructors,而它不知道应该调用哪一个。这就是initialization list最明显的存在的价值。如果本例的CPoint2d只有一个constructor,像这样:
1 class CPoint2d : public CPoint { 2 public: 3 CPoint2d( ) { _y = 0.0; } // default constructor 4 protected: 5 float _y; 6 };
或者这样
1 class CPoint2d : public CPoint { 2 public: 3 CPoint2d( float x = 0.0, float y = 0.0 ) 4 : CPoint( x ), _y( y ) { } 5 protected: 6 float _y; 7 };
而 CPoint3d constructor 中沒有列出 initialization list,像这样:
1 class CPoint3d : public CPoint2d { 2 public: 3 CPoint3d( float x = 0.0, float y = 0.0, float z = 0.0 ) { _z = z; } 4 protected: 5 float _z; 6 };
那么并不会出现前面的编译错误。
以上的讨论是针对base class的建构,同理对于member class 也是一样。如果member calss有一个以上的constructors,那么内含embedded object的那个class就必须在其constructor中指定initialization list,否则一样会出现编译错误。
initialization list到底会在编译器底层发生什么影响呢?编译器会以“适当的次序”将initialization list中指定的member调用动作安插到constructor之内,并置于任何user code之前,下面这张图可以表现出编译器的插码结果:
有一些微妙的地方必须注意,编译器安插在constructor中的members声明动作是以members在class中的声明次序为根据,而不是以initializtion list中的排序为根据。如果两者在外观上错乱,很容易引起程序设计时的一些困扰或失误。例如:
class X { public: X(int val) : m_data2(val), m_data1(m_data2) { } protected: int m_data1; int m_data2; };
我们很容易误以为在X constructor中是以val 设定m_data2,再将m_data2设定给m_data1.但根据两个data members的声明顺序,实际发生的动作却是:
1 X::X(int val) 2 { 3 m_data1(m_data2); // 此时 m_data2 还没有初值,糟糕 4 m_data2(val); 5 }
于是,当我们产生一个X object:
X x(3);
其实data members的内容可能成为这样:
x.m_data1 = -2124198216 // 这不是我们希望的 x.m_data2 = 3
一个比较好的做法是,把class X重新设计如下:
1 class X { 2 public: 3 X(int val) : m_data2(val) { m_data1 = m_data2; } 4 protected: 5 int m_data1; 6 int m_data2; 7 };