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列表初始化 (C++11 起)

从花括号初始化器列表初始化对象

语法

直接列表初始化

T object { arg1, arg2, ... }; (1)
T { arg1, arg2, ... } (2)
new T { arg1, arg2, ... } (3)
Class { T member { arg1, arg2, ... }; }; (4)
Class::Class() : member{arg1, arg2, ...} {... (5)

复制列表初始化

T object = {arg1, arg2, ...}; (6)
function( { arg1, arg2, ... } ) (7)
return { arg1, arg2, ... } ; (8)
object[ { arg1, arg2, ... } ] (9)
object = { arg1, arg2, ... } (10)
U( { arg1, arg2, ... } ) (11)
Class { T member = { arg1, arg2, ... }; }; (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，其初始化器是花括号初始化器列表
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，若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：

  • è‹¥ T 是聚合类，且初始化器列表拥有单个（可以为 cv 限定的）相同类型或派生类型的元素，则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，若 T 是字符数组且初始化器列表拥有单个元素，是类型适当的字符串字面量，则照常从字符串字面量初始化数组。
(C++14 èµ·)
  • 若花括号初始化器列表为空，且 T 是拥有默认构造函数的类类型，则进行值初始化。
(C++14 前)
  • 否则，若花括号初始化器列表为空，且 T 是拥有默认构造函数的类类型，则进行值初始化。
(C++14 èµ·)
  • 否则，若 T 是 std::initializer_list 的特化，则依据其语境，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：
  • 检验所有接受 std::initializer_list 作为其唯一实参，或若剩余实参都具有默认值则为其首个实参的构造函数，并通过重载决议与单个 std::initializer_list 类型的实参进行匹配。
  • 若前一阶段未产生匹配，则 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，其受到只允许非窄化转换的限制。若此阶段为复制列表初始化产生了 explicit 构造函数为最佳匹配，则编译失败（注意：简单复制初始化中，完全不考虑 explicit 构造函数）。
  • 否则，若 T 是拥有固定底层类型的有作用域或无作用域枚举类型，且若花括号初始化器列表仅拥有一个初始化器，且若从该初始化器到底层类型的转换不是窄化，且若初始化是直接列表初始化，则以将初始化器转换到其底层类型的结果初始化该枚举。
(C++17 èµ·)
  • 否则（若 T 不是类类型），若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，要么是引用类型而其所引用的类型与该元素的类型相同或为其基类，则直接初始化（于直接列表初始化）或复制初始化（于复制列表初始化）这个 T，但不允许窄化转换。
  • 否则，若 T 是引用类型，则列表初始化一个被引用类型或其对应的已知边界数组类型 (C++20 èµ·)的临时量，并将引用绑定到该临时量。（若引用是非 const 左值引用则失败）
若被引用类型是未知边界数组类型 U[] ，则临时量类型为 U[N] ，如同它定义为 U temp[]/*init-list*/; ，其中 /*init-list*/ 是初始化器列表。
(C++20 èµ·)
  • 否则，若花括号初始化器列表无任何元素，则值初始化 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，除非源是其值能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，除非源是其值能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
(C++20 èµ·)

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。

花括号初始化器列表不是表达式，从而没有类型，如 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，但亦用于第二形参位置。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。

亦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 {
    X() = default;
    X(const X&) = default;
};
 
struct Q {
    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）
}
 (C++14 èµ·)

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}; // 临时量的列表初始化，然后复制初始化
 
    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。

DR 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 1467 C++14 禁止同类型的聚合体和 char 数组初始化 允许同类型初始化
CWG 1467 C++14 单元素列表的 std::initializer_list 构造函数优先级高于复制构造函数 单元素列表直接初始化

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