列表初始化 (C++11 起)

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初始化
 

从 花括号初始化器列表 列表初始化对象。

语法

直接列表初始化

T 对象 { 实参1, 实参2, ... }; (1)
T { 实参1, 实参2, ... } (2)
new T { 实参1, 实参2, ... } (3)
类 { T 成员 { 实参1, 实参2, ... }; }; (4)
类::类() : 成员 { 实参1, 实参2, ... } {... (5)

复制列表初始化

T 对象 = { 实参1, 实参2, ... }; (6)
函数 ({ 实参1, 实参2, ... }) (7)
return { 实参1, 实参2, ... }; (8)
对象 [{ 实参1, 实参2, ... }] (9)
对象 = { 实参1, 实参2, ... } (10)
U ({ 实参1, 实参2, ... }) (11)
类 { T 成员 = { 实参1, 实参2, ... }; }; (12)

在下列情形进行列表初始化：

  • 直接列表初始化（考虑 explicit 和非 explicit 构造函数）
1) 以 花括号初始化器列表（即花括号环绕的可以为空的表达式或 花括号初始化器列表 的列表）初始化具名变量
2) 以 花括号初始化器列表 初始化无名临时量
3) 以 new 表达式初始化具有动态存储期的对象，它的初始化器是 花括号初始化器列表 列表
4) 在不使用等号的非静态数据成员初始化器中
5) 在构造函数的成员初始化列表中，如果使用 花括号初始化器列表
  • 复制列表初始化（考虑 explicit 和非 explicit 构造函数，但只能调用非 explicit 构造函数）
6) 以等号后的 花括号初始化器列表 初始化具名变量
7) 函数调用表达式中，以 花括号初始化器列表 为实参，以列表初始化对函数形参初始化
8) 在以 花括号初始化器列表 为返回表达式的 return 语句中，以列表初始化对返回的对象初始化
9) 在具有用户定义的 operator[] 的下标表达式中，以列表初始化对重载运算符的形参初始化
10) 在赋值表达式中，以列表初始化对重载的运算符的形参初始化
11) 函数式转型表达式或其他构造函数调用，其中 花括号初始化器列表 用作构造函数实参。以复制初始化对构造函数的形参初始化（注意：此例中的类型 U 不是被列表初始化的类型；但 U 的构造函数的形参是）
12) 在使用等号的非静态数据成员初始化器中

解释

T 类型的对象的列表初始化的效果是：

  • 如果 T 是聚合类且 花括号初始化器列表 拥有单个（可有 cv 限定的）相同类型或派生类型的元素，那么从该元素初始化对象（对于复制列表初始化为复制初始化，对于直接列表初始化为直接初始化）。
  • 否则，如果 T 是字符数组且初始化器列表拥有单个类型适当的字符串字面量元素，那么照常从字符串字面量初始化数组。
  • 否则，如果 T 是聚合类型，那么进行聚合初始化。
  • 否则，如果 花括号初始化器列表 列表为空，且 T 是拥有默认构造函数的类类型，那么进行值初始化。
  • 否则，如果 T 是 std::initializer_list 的特化，那么依据它所在的语境以 花括号初始化器列表 所初始化的同类型的纯右值 (C++17 前)直接初始化或复制初始化该 T 对象。
  • 否则，以两个阶段考虑 T 的构造函数：
  • 如果上一个阶段未产生匹配，那么 T 的所有构造函数都参与针对由 花括号初始化器列表 的各元素所组成的实参集的重载决议，它会受到只允许非窄化转换的限制。如果这个阶段为复制列表初始化产生的最佳匹配是 explicit 构造函数，那么编译失败（注意：简单复制初始化中完全不考虑 explicit 构造函数）。
  • 否则，如果：
    • T 是拥有固定底层类型 U （如果枚举是有作用域枚举且未显式指定底层类型时为 int）的枚举类型，且
    • 初始化为直接列表初始化，且
    • 花括号初始化器列表 只有一个能隐式转换成 U 的初始化器 v，且
    • 从 v 到 U 的转换不是窄化，
那么以将 v 转换到 U 的结果初始化该枚举。
(C++17 起)
  • 否则（如果 T 不是类类型），如果 花括号初始化器列表 仅拥有一个元素，且 T 要么不是引用类型，要么是引用类型而它所引用的类型与该元素的类型相同或者是它的基类，那么直接初始化（直接列表初始化时）或复制初始化（复制列表初始化时）这个 T，但不允许窄化转换。
  • 否则，如果 T 是引用类型，那么：
  • 复制列表初始化一个具有由 T 引用的类型的纯右值临时量，并且将引用绑定到该临时量（如果引用是非 const 左值引用则失败）。
(C++17 前)
  • 生成一个纯右值。该纯右值以复制列表初始化来初始化它的结果对象。然后用该纯右值直接初始化引用（如果引用是非 const 左值引用则失败）。该临时量的类型是由 T 引用的类型，除非 T 是“到 U 的未知边界的数组的引用”，此时该临时量的类型是声明 U x[] H 中 x 的类型，其中 H 是对应的初始化列表 (C++20 起)。
(C++17 起)
  • 否则，如果 花括号初始化器列表 没有任何元素，那么值初始化 T。

窄化转换

列表初始化通过禁止下列转换对隐式转换加以限制：

  • 从浮点类型到整数类型的转换
  • 从 long double 到 double 或 float 的转换，以及从 double 到 float 的转换，除非来源是常量表达式且不发生溢出
  • 从整数类型到浮点类型的转换，除非来源是能将它的值完全存储于目标类型的常量表达式
  • 从整数或无作用域枚举类型到不能表示原类型所有值的整数类型的转换，除非
    • 来源是宽度（记为 w）小于自身类型（或者对于枚举类型来说是底层类型）的位域并且目标类型可以表示宽度是 w 且符号与原类型一致的虚设扩展整数类型的所有值，或者
    • 来源是能将它的值完全存储于目标类型的常量表达式
  • 从指针或成员指针类型到 bool 的转换

注解

每个初始化器子句均按顺序早于 花括号初始化器列表 中后随于它的任何初始化器子句。这与函数调用表达式相反，它是无顺序的 (C++17 前)不确定顺序的 (C++17 起)。

花括号初始化器列表 不是表达式，因此它没有类型，即 decltype({1, 2}) 非良构。没有类型意味着模板类型推导无法推导出与 花括号初始化器列表 相匹配的类型，因此给定声明 template<class T> void f(T); 则表达式 f({1, 2, 3}) 非良构。然而，模板形参可以另行推导，如 std::vector<int> v(std::istream_iterator<int>(std::cin), {}) 的情况，其中迭代器类型从首个实参推导，但也被用于第二形参位置。对于使用关键词 auto 的类型推导中有一个例外，在复制列表初始化中将任何 花括号初始化器列表 均推导为 std::initializer_list。

同样因为 花括号初始化器列表 没有类型，所以在将它用作重载函数调用的实参时，适用重载决议的特殊规则。

聚合体直接从同类型的单元素 花括号初始化器列表 进行复制/移动初始化，但非聚合体首先考虑 initializer_list 构造函数： 

struct X {}; // 聚合体
 
struct Q     // 非聚合体
{
    Q() = default;
    Q(Q const&) = default;
    Q(std::initializer_list<Q>) {}
};
 
int main()
{
    X x;
    X x2 = X{x}; // 复制构造函数（非聚合初始化）
 
    Q q;
    Q q2 = Q{q}; // 初始化器列表构造函数（非复制构造函数）
}

有些编译器（例如 gcc 10）仅在 C++20 模式认为从指针或成员指针到 bool 的转换为窄化。

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <string>
 
struct Foo
{
    std::vector<int> mem = {1, 2, 3}; // 非静态成员的列表初始化
    std::vector<int> mem2;
    Foo() : mem2{-1, -2, -3} {} // 构造函数中的成员列表初始化
};
 
std::pair<std::string, std::string> f(std::pair<std::string, std::string> p)
{
    return {p.second, p.first}; // return 语句中的列表初始化
}
 
int main()
{
    int n0{};  // 值初始化（为零）
    int n1{1}; // 直接列表初始化
 
    std::string s1{'a', 'b', 'c', 'd'}; // initializer_list 构造函数调用
    std::string s2{s1, 2, 2};           // 常规构造函数调用
    std::string s3{0x61, 'a'}; // initializer_list 构造函数偏好 (int, char)
 
    int n2 = {1}; // 复制列表初始化
    double d = double{1.2}; // 纯右值的列表初始化，然后复制初始化
    auto s4 = std::string{"HelloWorld"}; // 同上， C++17 起不创建临时对象
 
    std::map<int, std::string> m = // 嵌套列表初始化
    {
        {1, "a"},
        {2, {'a', 'b', 'c'}},
        {3, s1}
    };
 
    std::cout << f({"hello", "world"}).first // 函数调用中的列表初始化
              << '\n';
 
    const int (&ar)[2] = {1, 2}; // 绑定左值引用到临时数组
    int&& r1 = {1}; // 绑定右值引用到临时 int
//  int& r2 = {2}; // 错误：不能绑定右值到非 const 左值引用
 
//  int bad{1.0}; // 错误：窄化转换
    unsigned char uc1{10}; // 可以
//  unsigned char uc2{-1}; // 错误：窄化转换
 
    Foo f;
 
    std::cout << n0 << ' ' << n1 << ' ' << n2 << '\n'
              << s1 << ' ' << s2 << ' ' << s3 << '\n';
    for (auto p : m)
        std::cout << p.first << ' ' << p.second << '\n';
    for (auto n : f.mem)
        std::cout << n << ' ';
    for (auto n : f.mem2)
        std::cout << n << ' ';
}

输出： 

world
0 1 1
abcd cd aa
1 a
2 abc
3 abcd
1 2 3 -1 -2 -3

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 1288 C++11 以单元素的 花括号初始化器列表 列表初始化引用时只能绑定引用到临时量 合法时会直接绑定到列表里的那个元素
CWG 1301 C++11 对源自 {} 的初始化首先考虑值初始化 首先考虑聚合初始化
CWG 1467 C++11 禁止同类型的聚合体和字符数组初始化；
单元素列表的 initializer_list 构造函数优先级高于复制构造函数 		允许同类型初始化；
单元素列表直接初始化
CWG 1494 C++11 当以类型不兼容的元素列表初始化引用时，不确定会
直接列表初始化还是复制列表初始化新建的临时量 		取决于该引用的初始化类别
CWG 2137 C++11 initializer_list 构造函数在从 {X} 初始化时失去复制构造函数的优先级 非聚合体首先考虑 initializer_list
CWG 2267 C++11 CWG 问题 1494 的解决方案明确了临时量可以被直接列表初始化 在列表初始化引用时它们会被复制列表初始化
CWG 2374 C++17 枚举的直接列表初始化允许了过多的源类型 已限制
CWG 2627 C++11 具有较大整数类型的窄位域可以提升到一个较小整数类型，但是依然是窄化转换 不是窄化转换
P1957R2 C++11 从指针/成员指针到 bool 的转换不是窄化 使之为窄化

参阅

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