C++ 类的非静态数据成员默认初始化

目录

• C++11 之前使用默认初始化
• C++11 的默认初始化方式
• 位域默认初始化（C++20）
• 参考资料

C++11 之前使用默认初始化

C++11 之前对非静态数据成员初始化需要用到初始化列表。

有个问题是，如果类的数据成员比较多，我们又需要定制一些数据成员的初始化操作的时候，需要写很多的构造函数。

来看一个例子：

#include <iostream>
#include <string>

class X {
public:
    X() : a_(0), b_(0.), c_("hello world") {}
    X(int a) : a_(a), b_(0.), c_("hello world") {}
    X(double b) : a_(0), b_(b), c_("hello world") {}
    X(const std::string c) : a_(0), b_(0.), c_(c) {}
    
    void PrintX() {
        std::cout << "----------------------" << std::endl;
        std::cout << "a_: " << this->a_ << std::endl;
        std::cout << "b_: " << this->b_ << std::endl;
        std::cout << "c_: " << this->c_ << std::endl;
    }

private:
    int a_;
    double b_;
    std::string c_;
};

int main() {
    X* x_1 = new X();
    x_1->PrintX();

    X* x_2 = new X(1);
    x_2->PrintX();

    X* x_3 = new X(2.0);
    x_3->PrintX();

    X* x_4 = new X("C++");
    x_4->PrintX();
}

因为有时候要给不同的成员变量进行初始化，所以要写好几个不同版本的构造函数，并且可以发现构造函数里有很多冗余代码。

运行结果：

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++11 nonstatic_datamemeber_init.cpp -o nonstatic_datamemeber_init
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./nonstatic_datamemeber_init
----------------------
a_: 0
b_: 0
c_: hello world
----------------------
a_: 1
b_: 0
c_: hello world
----------------------
a_: 0
b_: 2
c_: hello world
----------------------
a_: 0
b_: 0
c_: C++

这种方式在数据成员变多的时候，需要频繁地更改和增加构造函数，维护起来非常的麻烦。

C++11 的默认初始化方式

C++11 允许在声明非静态数据成员的时候同时用 =（声明时默认初始化） 和 {} （列表初始化）。

还是刚才的例子，可以这样写：

#include <iostream>
#include <string>

class X {
public:
    X() {}
    X(int a) : a_(a) {}
    X(double b) : b_(b) {}
    X(const std::string c) : c_(c) {}
    
    void PrintX() {
        std::cout << "----------------------" << std::endl;
        std::cout << "a_: " << this->a_ << std::endl;
        std::cout << "b_: " << this->b_ << std::endl;
        std::cout << "c_: " << this->c_ << std::endl;
    }

private:
    // 这里也可以用列表初始化 {}
    int a_ = 0;
    double b_ = 0.;
    std::string c_ = "hello world";
};

int main() {
    X* x_1 = new X();
    x_1->PrintX();

    X* x_2 = new X(1);
    x_2->PrintX();

    X* x_3 = new X(2.0);
    x_3->PrintX();

    X* x_4 = new X("C++");
    x_4->PrintX();
}

可以发现在声明数据成员的时候直接用 = 初始化（也可以 {} 列表初始化）和构造函数的列表初始化同时使用了。

同时构造函数少了很多冗余代码，每个构造函数只需要专注于特殊成员的初始化（而不是写出全部数据成员的初始化），对于没写出来的数据成员，默认使用声明时初始化的值。

显然这种方式增强了代码可维护性。

运行效果和上面是等效的：

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++11 nonstatic_datamemeber_init.cpp -o nonstatic_datamemeber_init
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./nonstatic_datamemeber_init
----------------------
a_: 0
b_: 0
c_: hello world
----------------------
a_: 1
b_: 0
c_: hello world
----------------------
a_: 0
b_: 2
c_: hello world
----------------------
a_: 0
b_: 0
c_: C++

位域默认初始化（C++20）

有些变量在存储时不需要一个完整的字节，而只需要占用几个位。

为了节省存储空间，并使处理简便，Ｃ语言又提供了一种数据结构，称为“位域”或“位段”。所谓“位域”是把一个字节中的二进位划分为几 个不同的区域， 并说明每个区域的位数。每个域有一个域名，允许在程序中按域名进行操作。

C++20 允许对数据成员的位域进行默认初始化。

例：

#include <iostream>

class S {
public:
    int x : 8 = 11;
    int y : 4{7};
};

int main() {
    S* s = new S();
    std::cout << s->x << ' ' << s->y << std::endl;
}

这里低 8 位被初始化为 11，高 4 位被初始化为 7：

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++2a bitfield_init.cpp -o bitfield_init
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./bitfield_init
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参考资料

1. 现代C++语言核心特性解析