Что такое uniform инициализация в с
Русские Блоги
4. Uniform Initialization (унифицированная инициализация), список инициализаторов (список инициализации)
Последовательная инициализация, как следует из названия, указывает, что инициализация старой версии C ++ несовместима, а новая версия согласована. Действительно, инициализация более старых версий C ++ может происходить в круглых скобках, фигурных скобках или символах присваивания. Таким образом, C ++ 11 вводит согласованную инициализацию, каждая из которых инициализируется фигурными скобками, как показано в желтой части рисунка.
Желтая часть инициализируется фигурными скобками сразу после переменной.
Переменные, определенные в списке инициализации, принудительно устанавливаются на начальные значения.Как показано на рисунке, увеличивающие скобки после j инициализируются значением 0, а q инициализируется значением nullptr. Если тип не совпадает, будет сообщено об ошибке сужения.
Для поддержки перечисленных выше списков инициализаторов в C ++ 11 был введен шаблонный класс initializer_list <>. Этот класс позволяет передавать параметры функции в любом количестве элементов (но переданная ему переменная также должна быть переменной типа initializer_list или представлена »<>» ), немного похоже на предыдущие вариативные шаблоны, но тип элемента должен быть таким же. Как показано в функции печати на рисунке ниже, при вызове print можно передать любое целое число.
Теперь с initializer_list <> все контейнеры принимают любое количество значений указанного типа для построения или назначения и т. Д.
С помощью initializer_list <> вы можете инициализировать следующим образом
Кроме того, в старой версии min и max могут сравнивать только два параметра, теперь можно сравнивать любое количество параметров.
C++/Operations
Операции в C++ — всевозможные действия, что допустимы в языке программирования.
Содержание
Объявление переменных
Объявить целочисленную переменную:
где int — тип, а nVar — имя переменной.
Принцип объявления переменных разных типов аналогичен:
где type — тип (напр., int ), а varNm — имя переменной.
Объявление пяти переменных разных типов:
Переменной типа void быть не может:
не будет работать, так как void не может использоваться в качестве типа переменной.
Инициализация переменных
При объявлении переменной можно сразу присвоить ей значение. Это называется инициализацией переменной. Важно понимать разницу, это не присваивание переменной значения, а именно инициализация переменной значением.
Язык C++ поддерживает 2 основных способа инициализации переменных.
Поскольку оператор «круглые скобки» ( () ) используется ещё и для вызова функции, поэтому с помощью них так можно задавать переменные только при их одновременном объявлении/декларировании и инициализации/определении (переменной), т.е. инициализировать их, иначе будет вызываться функция.
Прямая инициализация лучше работает с одними типами данных, копирующая инициализация — с другими.
uniform-инициализация переменных
Прямая или копирующая инициализация работают не со всеми типами данных (напр., нельзя использовать эти способы для инициализации списка значений).
В попытке обеспечить единый механизм инициализации, который будет работать со всеми типами данных, в C++11 добавили новый способ инициализации, который называется uniform-инициализация:
Инициализация переменной с пустыми фигурными скобками указывает на инициализацию по-умолчанию (переменной присваивается 0):
В uniform-инициализации есть еще одно дополнительное преимущество: нельзя присвоить переменной значение, которое не поддерживает её тип данных — компилятор выдаст предупреждение или сообщение об ошибке. Например:
Присваивание значений переменным
Когда переменной задаётся значение после её объявления (не в момент объявления), то это не инициализация, а присваивание (оно же «копирующее присваивание»). Присваивание переменной значения:
Инициализация и присваивание это разные операции, несмотря на то, что обозначаются одним знаком ( = ). Присваивание уничтожает предыдущее значение, а инициализация ничего не уничтожает.
В языке C++ нет встроенной поддержки способов прямого/uniform-присваивания, есть только копирующее присваивание.
Объявление и инициализация нескольких переменных
Синтаксис C++ допускает указание переменных через запятую. Т.е. в одном стейтменте можно по очереди объявить и инициализировать сразу несколько переменных одного и того же типа данных, разделяя их имена запятыми. В заголовке функции так делать нельзя.
Объявление нескольких переменных
Можно один раз указать тип, а имена переменных перечислить через запятую. Например, следующие 2 фрагмента кода выполняют одно и то же:
Инициализация нескольких переменных
Можно инициализировать несколько переменных в одном стейтменте:
В C++11 добавили uniform-инициализацию и для расширенного списка инициализаторов (extended initializer list):
Определять каждую переменную в очереди не обязательно, можно и вполне достаточно просто объявить её и всё:
Сразу тут же можно инициализировать одну переменную значением другой, которая уже была инициализирована:
Можно чередовать и комбинировать способы инициализации, и инициализировать одну переменную значением другой, которая была инициализирована другим способом:
Ошибки
При объявлении нескольких переменных по очереди в одном стейтменте часто совершают 3 ошибки:
Хороший способ запомнить эту ошибку и не допускать в будущем — использовать прямую или uniform-инициализацию:
Этот вариант наглядно показывает, что значение 5 присваивается только переменным b и d.
Так как инициализация нескольких переменных в одной строке является отличным поводом для совершения ошибок, рекомендуется определять несколько переменных в одной строке только в том случае, если будете каждую из них инициализировать.
Избегайте объявления нескольких переменных в одной строке, если не собираетесь инициализировать каждую из них.
Списки инициализации в C++: хороший, плохой, злой
В этой статье я бы хотел рассказать о том, как работают списки инициализации (braced initializer lists) в C++, какие проблемы они были призваны решать, какие проблемы, в свою очередь, вызвали и как не попасть в просак.
Первым делом предлагаю почувствовать себя компилятором (или language lawyer-ом) и понять, компилируются ли следующие примеры, почему, и что они делают:
Современный C++ — безопасный язык, я никогда не выстрелю себе в ногу:
Больше скобочек богу скобочек!
Если один конструктор не подходит, мы берем второй, правильно?
Almost Always Auto, говорили они. Это повышает читабельность, говорили они:
Привет из древних времен:
Все понятно? Или ничего не ясно? Добро пожаловать под кат.
Disclaimers
Attention!
Первым делом обращу внимание на важное наблюдение. Даже если вы из всей статьи вынесете только его, а дальше читать станет лень, моя миссия здесь будет исполнена.
Итак, braced-init-lists (штуки с фигурными скобками, <1, 2, 3>, uniform initialization syntax) и std::initializer_list — разные вещи! Они сильно связаны, между ними происходят всякие тонкие взаимодействия, но любое из них вполне может существовать без другого.
Но сначала — немного предыстории.
Unicorn initialization syntax
В C++98 (и его bugfix-update, C++03) существовало достаточно проблем и непоследовательностей, связанных с инициализацией. Вот некоторые из них:
Поэтому во время разработки C++11 родилась такая идея: давайте мы дадим возможность проинициализировать что угодно с помощью фигурных скобок:
Pitfalls
Казалось бы, на этом можно и закончить: инициализация контейнеров должна получиться сама собой, ведь в C++11 появились еще и шаблоны с переменным числом параметров, так что если мы напишем variadic-конструктор… на самом деле, нет, так не получится:
Для решения этих проблем придумали std::initializer_list — «магический класс», который представляет собой очень легкую обертку для массива элементов известного размера, а так же умеет конструироваться от braced-init-list-а.
Почему же он «магический»? Как раз по описанным выше причинам его невозможно эффективно сконструировать в пользовательском коде, поэтому компилятор создает его специальным образом.
Зачем же он нужен? Главным образом, чтобы пользовательские классы могли сказать: «я хочу конструироваться от braced-init-list-а элементов такого-то типа», и им не требовался бы для этого шаблонный конструктор.
(Кстати, к этому моменту должно стать понятно, что std::initializer_list и braced-init-list это разные понятия)
Теперь-то все хорошо? Мы просто добавим в наш контейнер конструктор вида vector(std::initializer_list ) и все заработает? Почти.
Рассмотрим такую запись:
Для решения этого конфликта разрешение перегрузок (overload resolution, выбор нужной функции по переданным аргументам) в случае list-initialization происходит в два этапа:
Отметим, что конструктор, который проиграл на первом этапе, вполне может подойти на втором. Это объясняет пример с избытком скобочек для инициализации вектора из начала статьи. Для понятности удалим один из вложенных шаблонов, а также заменим std::vector на свой класс:
Забавно, однако, что сужающее преобразование не является достаточным поводом для того, чтобы выкинуть конструктор — в следующем примере первый конструктор принимается на первом шаге разрешения перегрузок, и потом вызывает ошибку компилятора. Хорошо это или плохо — я не знаю, для меня это просто удивительно.
Похожая проблема с довольно страшным результатом получается и в примере с вектором строк из начала статьи. К несчастью, у std::string есть конструктор, который трактует два переданных указателя как начало и конец строки. Последствия такого поведения для строковых литералов, очевидно, плачевны, при этом синтаксически запись выглядит довольно похоже на корректный вариант и вполне может появиться, например, в обобщенном коде.
Классы-агрегаты
Ну теперь-то все? Не совсем. Старый синтаксис инициализации структур, доставшийся нам от C, никуда не делся, и можно делать так:
Как видим, при иницализации агрегатов (грубо говоря, C-подобных структур, не путать с POD, POD — это про другое) можно и пропускать вложенные скобочки, и выкидывать часть инициализаторов. Все это поведение было аккуратно перенесено в C++.
Казалось бы, какой бред, зачем это в современном языке? Давайте хотя бы предупреждения компилятора будем на это выводить, подумали разработчики GCC и clang, и были бы правы, не будь std::array классом-агрегатом, содержащим внутри себя массив. Таким образом, предупреждение про выкидывание вложенных скобок по понятным причинам срабатывает на вот таком невинном коде:
Кстати, тот факт, что std::array — агрегат, не прихоть безумных авторов стандарта или ленивых разработчиков стандартных библиотек: достичь требуемой семантики этого класса просто невозможно средствами языка, не теряя в эффективности. Еще один привет от C и его странных массивов.
Возможно, большая проблема с классами-агрегатами — это не самое удачное взаимодействие с обобщенными функциями (в том числе) из стандартной библиотеки. На данный момент функции, которые конструируют объект из переданных параметров (например, vector::emplace_back или make_unique ), вызывают обычную инициализацию, не «универсальную». Вызвано это тем, что использование list-initialization не позволяет никаким нормальным способом вызвать «обычный» контруктор вместо принимающего std::initializer_list (примерно та же проблема, что и с инициализацией в не-шаблонном коде, только тут пользователь не может обойти ее вызовом другого конструктора). Работа в этом направлении ведется, но пока мы имеем то, что имеем.
Almost Always Auto
Последний вариант нравится мне меньше всего (мало кому в реальной жизни заводить локальные переменные типа std::initializer_list ), но в стандарт С++11 попал именно он. Постепенно стало выясняться, что это вызывает проблемы у программистов (кто бы мог подумать), поэтому в стандарт добавили патч http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n3922.html, который реализует поведение №2… только в случае direct-list-initialization ( auto x <5>), а в случае copy-list-initialization ( auto x = <5>) оставляет все по-старому. 
Я не могу это комментирвать. По-моему, это один из очень редких случаев, когда здравый смысл временно покинул авторов языка. Если у вас есть, что сказать по этому поводу, сообщите мне об этом в комментариях.
Промежуточные итоги
Хотя универсальный синтаксис инициализации и std::initializer_list — возможности языка, добавленные из благих и правильных побуждений, мне кажется, что из-за извечной необходимости в обратной совместимости и не всегда дальновидных решениях на ранних этапах вся ситуация вокруг них на данный момент излишне сложная, вымученная и не самая приятная для всех вовлеченных сторон — авторов стандарта, компиляторов, библиотек и прикладных разработчиков. Хотели как лучше, а получилось, как в известном комиксе:
В качестве примера возьмем, например, историю с [over.best.ics]/4.5, который сначала добавили в стандарт, потом, не подумав, удалили, как избыточный, а потом добавили обратно в измененном виде — как описание крайнего случая с пятью (!) условиями.
Тем не менее, возможность полезная и облегчающая жизнь, поэтому здесь я приведу небольшой и не претендующий на объективность список того, как не выстрелить себе в ногу:
Давайте помечтаем
Тут я заканчиваю свое введение в существующее положение дел, и хочу вбросить помечтать, как все могло бы быть, если бы мы жили в идеальном мире.
Мне кажется, что переиспользовать фигурные скобки для создания std::initializer_list во время инициализации — ошибка дизайна языка. Я был бы очень рад, если бы вместо этого мы получили бы более явный и отдельный синтаксис (пусть и более уродливый, например, какие-нибудь странные скобки типа или встроенный интринзик вроде std::of(. ) ). То есть инициализируем вектор как-то так: std::vector > x = std::of(std::of(1, 2), std::of(3, 4));
Конечно, недостатки у такого подхода довольно серьезные: более уродливый синтаксис в простейших случаях и уход от цели сделать синтаксис более унифицированным с инициализацией в стиле C (к такой унификации я отношусь довольно скептически, но это тема для отдельного разговора).
Заключение
Напоследок повторюсь еще раз, что я не претендую на 100% корректность или на истину в последней инстанции. Добро пожаловать в комментарии, если что-то осталось непонятным, или если есть что сказать по этой довольно специфической теме.
Инициализация в современном C++
Общеизвестно, что семантика инициализации — одна из наиболее сложных частей C++. Существует множество видов инициализации, описываемых разным синтаксисом, и все они взаимодействуют сложным и вызывающим вопросы способом. C++11 принес концепцию «универсальной инициализации». К сожалению, она привнесла еще более сложные правила, и в свою очередь, их перекрыли в C++14, C++17 и снова поменяют в C++20.
Под катом — видео и перевод доклада Тимура Домлера (Timur Doumler) с конференции C++ Russia. Тимур вначале подводит исторические итоги эволюции инициализации в С++, дает системный обзор текущего варианта правила инициализации, типичных проблем и сюрпризов, объясняет, как использовать все эти правила эффективно, и, наконец, рассказывает о свежих предложениях в стандарт, которые могут сделать семантику инициализации C++20 немного более удобной. Далее повествование — от его лица.
Table of Contents
Гифка, которую вы сейчас видите, отлично доносит основную мысль доклада. Я нашёл её на просторах интернета где-то полгода тому назад, и выложил у себя в твиттере. В комментариях к ней кто-то сказал, что не хватает ещё трёх типов инициализации. Началось обсуждение, в ходе которого мне предложили сделать об этом доклад. Так всё и началось.
Про инициализацию уже рассказывал Николай Йоссутис. В его докладе был слайд, на котором перечислялись 19 различных способов инициализировать int:
Мне кажется, это уникальная ситуация для языка программирования. Инициализация переменной — одно из простейших действий, но в С++ сделать это совсем не просто. Вряд ли в этом языке есть какая-либо другая область, в которой за последние годы было бы столько же отчётов об отклонениях от стандарта, исправлений и изменений. Правила инициализации меняются от стандарта к стандарту, и в интернете есть бесчисленное количество постов о том, как запутана инициализация в C++. Поэтому сделать её систематический обзор — задача нетривиальная.
Я буду излагать материал в хронологическом порядке: вначале мы поговорим о том, что было унаследовано от С, потом о С++98, затем о С++03, С++11, С++14 и С++17. Мы обсудим распространённые ошибки, и я дам свои рекомендации относительно правильной инициализации. Также я расскажу о нововведениях в С++20. В самом конце доклада будет представлена обзорная таблица.
Инициализация по умолчанию (С)
В С++ очень многое унаследовано от С, поэтому с него мы и начнём. В С есть несколько способов инициализации переменных. Их можно вообще не инициализировать, и это называется инициализация по умолчанию. На мой взгляд, это неудачное название. Дело в том, что никакого значения по умолчанию переменной не присваивается, она просто не инициализируется. Если обратиться к неинициализированной переменной в C++ и в С, возникает неопределённое поведение:
То же касается пользовательских типов: если в некотором struct есть неинициализированные поля, то при обращении к ним также возникает неопределённое поведение:
В С++ было добавлено множество новых конструкций: классы, конструкторы, public, private, методы, но ничто из этого не влияет на только что описанное поведение. Если в классе некоторый элемент не инициализирован, то при обращении к нему возникает неопределённое поведение:
Никакого волшебного способа инициализировать по умолчанию элемент класса в С++ нет. Это интересный момент, и в течение первых нескольких лет моей карьеры с С++ я этого не знал. Ни компилятор, ни IDE, которой я тогда пользовался, об этом никак не напоминали. Мои коллеги не обращали внимания на эту особенность при проверке кода. Я почти уверен, что из-за неё в моём коде, написанном в эти годы, есть довольно странные баги. Мне казалось очевидным, что классы должны инициализировать свои переменные.
В C++98 можно инициализировать переменные при помощи member initializer list. Но такое решение проблемы не оптимальное, поскольку это необходимо делать в каждом конструкторе, и об этом легко забыть. Кроме того, инициализация идёт в порядке, в котором переменные объявлены, а не в порядке member initializer list:
В C++11 были добавлены инициализаторы элементов по умолчанию (direct member initializers), которыми пользоваться значительно удобнее. Они позволяют инициализировать все переменные одновременно, и это даёт уверенность, что все элементы инициализированы:
Моя первая рекомендация: когда можете, всегда используйте DMI (direct member initializers). Их можно использовать как со встроенными типами ( float и int ), так и с объектами. Привычка инициализировать элементы заставляет подходить к этому вопросу более осознанно.
Копирующая инициализация (С)
Итак, первый унаследованный от С способ инициализации — инициализация по умолчанию, и ей пользоваться не следует. Второй способ — копирующая инициализация. В этом случае мы указываем переменную и через знак равенства — её значение:
Копирующая инициализация также используется, когда аргумент передаётся в функцию по значению, или когда происходит возврат объекта из функции по значению:
Знак равенства может создать впечатление, что происходит присвоение значения, но это не так. Копирующая инициализация — это не присвоение значения. В этом докладе вообще ничего не будет про присвоение.
Другое важное свойство копирующей инициализации: если типы значений не совпадают, то выполняется последовательность преобразования (conversion sequence). У последовательности преобразования есть определенные правила, например, она не вызывает explicit конструкторов, поскольку они не являются преобразующими конструкторами. Поэтому, если выполнить копирующую инициализацию для объекта, конструктор которого отмечен как explicit, происходит ошибка компиляции:
Более того, если есть другой конструктор, который не является explicit, но при этом хуже подходит по типу, то копирующая инициализация вызовет его, проигнорировав explicit конструктор:
Агрегатная инициализация (С)
Третий тип инициализации, о котором я хотел бы рассказать — агрегатная инициализация. Она выполняется, когда массив инициализируется рядом значений в фигурных скобках:
Если при этом не указать размер массива, то он выводится из количества значений, заключённых в скобки:
Эта же инициализация используется для агрегатных (aggregate) классов, то есть таких классов, которые являются просто набором публичных элементов (в определении агрегатных классов есть ещё несколько правил, но сейчас мы не будем на них останавливаться):
Этот синтаксис работал ещё в С и С++98, причём, начиная с С++11, в нём можно пропускать знак равенства:
Агрегатная инициализация на самом деле использует копирующую инициализацию для каждого элемента. Поэтому, если попытаться использовать агрегатную инициализацию (как со знаком равенства, так и без него) для нескольких объектов с explicit конструкторами, то для каждого объекта выполняется копирующая инициализация и происходит ошибка компиляции:
А если для этих объектов есть другой конструктор, не-explicit, то вызывается он, даже если он хуже подходит по типу:
Рассмотрим ещё одно свойство агрегатной инициализации. Вопрос: какое значение возвращает эта программа?
Совершенно верно, нуль. Если при агрегатной инициализации пропустить некоторые элементы в массиве значений, то соответствующим переменным присваивается значение нуль. Это очень полезное свойство, потому что благодаря нему никогда не может быть неинициализированных элементов. Оно работает с агрегатными классами и с массивами:
Статическая инициализация (С)
Наконец, от С также унаследована статическая инициализация: статические переменные всегда инициализируются. Это может быть сделано несколькими способами. Статическую переменную можно инициализировать выражением-константой. В этом случае инициализация происходит во время компиляции. Если же переменной не присвоить никакого значения, то она инициализируется значением нуль:
Эта программа возвращает 3, несмотря на то, что j не инициализировано. Если же переменная инициализируется не константой, а объектом, могут возникнуть проблемы.
Вот пример из реальной библиотеки, над которой я работал:
Итак, от языка C унаследованы четыре типа инициализации: инициализация по умолчанию, копирующая, агрегатная и статическая инициализации.
Прямая инициализация (С++98)
Перейдём теперь к С++98. Пожалуй, наиболее важная возможность, отличающая С++ от С — это конструкторы. Вот пример вызова конструктора:
Кроме того, при прямой инициализации не выполняется последовательность преобразования. Вместо этого происходит вызов конструктора при помощи разрешения перегрузки (overload resolution). У прямой инициализации тот же синтаксис, что и у вызова функции, и используется та же логика, что и в других функциях С++.
Поэтому в ситуации с explicit конструктором прямая инициализация работает нормально, хотя копирующая инициализация выдаёт ошибку:
В ситуации же с двумя конструкторами, один из которых explicit, а второй хуже подходит по типу, при прямой инициализации вызывается первый, а при копирующей — второй. В такой ситуации изменение синтаксиса приведёт к вызову другого конструктора — об этом часто забывают:
Прямая инициализация применяется всегда, когда используются круглые скобки, в том числе когда используется нотация вызова конструктора для инициализации временного объекта, а также в выражениях new с инициализатором в скобках и в выражениях cast :
Этот синтаксис существует столько, сколько существует сам С++, и у него есть важный недостаток, который упомянул Николай в программном докладе: the most vexing parse. Это значит, что всё, что компилятор может прочитать как объявление (declaration), он читает именно как объявление.
Инициализация значением (C++03)
Перейдём к следующей версии — С++03. Принято считать, что существенных изменений в этой версии не произошло, но это не так. В С++03 появилась инициализация значением (value initialization), при которой пишутся пустые круглые скобки:
В С++98 здесь возникает неопределенное поведение, потому что происходит инициализация по умолчанию, а начиная с С++03 эта программа возвращает нуль.
Правило такое: если существует определённый пользователем конструктор по умолчанию, инициализация значением вызывает этот конструктор, в противном случае возвращается нуль.
Рассмотрим подробнее ситуацию с пользовательским конструктором:
Стоит заметить, что «пользовательский» не значит «определённый пользователем». Это значит, что пользователь должен предоставить тело конструктора, т. е. фигурные скобки. Если же в примере выше заменить тело конструктора на = default (эта возможность была добавлена в С++11), смысл программы изменяется. Теперь мы имеем конструктор, определённый пользователем (user-defined), но не предоставленный пользователем (user-provided), поэтому программа возвращает нуль:
Теперь попробуем вынести Widget() = default за рамки класса. Смысл программы снова изменился: Widget() = default считается предоставленным пользователем конструктором, если он находится вне класса. Программа снова возвращает неопределённое поведение.
Универсальная инициализация (C++11)
В версии С++11 было много очень важных изменений. В частности, была введена универсальная (uniform) инициализация, которую я предпочитаю называть «unicorn initialization» («инициализация-единорог»), потому что она просто волшебная. Давайте разберёмся, зачем она появилась.
Все эти проблемы создатели языка попытались решить, введя синтаксис с фигурными скобками но без знака равенства. Предполагалось, что это будет единый синтаксис для всех типов, в котором используются фигурные скобки и не возникает проблемы vexing parse. В большинстве случаев этот синтаксис выполняет свою задачу.
Эта новая инициализация называется инициализация списком, и она бывает двух типов: прямая и копирования. В первом случае используются просто фигурные скобки, во втором — фигурные скобки со знаком равенства:
Мне кажется, что со стороны комитета С++ std::initializer_list был не самым удачным решением. От него больше вреда, чем пользы.
Далее, std::initializer_list является объектом. Используя его, мы, фактически, создаём и передаём объекты. Как правило, компилятор может это оптимизировать, но с точки зрения семантики мы всё равно имеем дело с лишними объектами.
Если вызвать vector с двумя аргументами int и использовать прямую инициализацию, то выполняется вызов конструктора, который первым аргументом принимает размер вектора, а вторым — значение элемента. На выходе получается вектор из трёх нулей. Если же вместо круглых скобок написать фигурные, то используется initializer_list и на выходе получается вектор из двух элементов, 3 и 0.
Есть примеры ещё более странного поведения этого синтаксиса:
Ещё больше трудностей возникает при использовании шаблонов. Как вы думаете, что возвращает эта программа? Какой здесь размер вектора?
Теперь давайте разберёмся, что именно делает инициализация списком.
Для агрегатных типов при такой инициализации выполняется агрегатная
инициализация.
Для встроенных типов — прямая инициализация ( ) или
копирующая инициализация ( = );
А для классов выполняется такая последовательность:
Для второго шага есть пара исключений.
Но бывают случаи, когда от этой конструкции только вред. Давайте рассмотрим такой случай:
Идём дальше. Передача и возврат braced-init-list также является инициализацией копированием списка. Это очень полезное свойство:
Если происходит возврат по значению, то используется инициализация копированием, поэтому при возврате braced-init-list используется инициализация копированием списка. А если передать braced-init-list функции, это также приведёт к инициализации копированием списка.
Конечно, это приводит к некоторым затруднениям в случае со вложенными скобками. На StackOverflow недавно был замечательный пост, в котором рассматривался один и тот же вызов функции с разными уровнями вложенности. Выяснилось, что результаты на всех уровнях разные. Я не буду вдаваться в подробности, потому что там всё очень сложно, но сам этот факт показателен:
Улучшения в С++14
Итак, мы прошли все версии до C++11 включительно. Мы обсудили все инициализации прошлых версий, плюс инициализацию списком, которая часто работает по совсем не очевидным правилам. Поговорим теперь о C++14. В нём были исправлены некоторые проблемы, доставшиеся от прошлых версий.
Например, в С++11 у агрегатных классов не могло быть direct member initializers, что вызывало совершенно ненужные затруднения. Выше я уже говорил о том, что direct member initializers очень полезны. Начиная с С++14, у агрегатных классов могут быть direct member initializers:
Наконец, в C++14 была решена проблема со статической инициализацией, но она была значительно менее важной, чем те, о которых я сейчас рассказал, и останавливаться на ней мы не будем. Если есть желание, об этом можно почитать самостоятельно.
Несмотря на все эти фиксы, в С++14 осталось много проблем с инициализацией списком:
Сам std::initializer_list не работает с move-only типами.
Синтаксис практичеcки бесполезен для шаблонов, поэтому emplace или make_unique нельзя использовать для агрегатных типов.
Есть некоторые неочевидные правила, о которых мы уже говорили:
Наконец, я еще не рассказал, что инициализация списка совсем не работает с макросами.
Пример про макросы: assert(Widget(2,3)) выполняется, а assert(Widget<2,3>) ломает препроцессор. Дело в том, что у макросов есть специальное правило, которое правильно читает запятую внутри круглых скобок, но оно не было обновлено для фигурных скобок. Поэтому запятая в этом примере рассматривается как конец первого аргумента макроса, хотя скобки ещё не закрыты. Это приводит к сбою.
Как правильно инициализировать в C++
Я могу предложить несколько советов относительно того, как правильно инициализировать значения в С++.
Для простых типов вроде int используйте инициализацию копированием, т. е. знак равенства и значение — так делается в большинстве языков программирования, к этому все давно привыкли и это наиболее простой вариант.
Кроме того, фигурными скобками удобно пользоваться для передачи и возвращения врéменных объектов. При помощи двух пустых фигурных скобок можно быстро сделать инициализацию значения временного объекта.
Можно даже пропустить имя типа и использовать braced-init-list — это работает только с фигурными скобками.
= value для простых типов
(args) для вызова конструкторов
Смысл тот же, но так вы никогда не забудете инициализировать переменную. Больше того, если следовать этой рекомендации и писать тип в правой части выражения, то не возникает проблемы vexing parse:
Изначально это правило формулировалось как «почти всегда auto» («almost always auto», AAA), поскольку в С++11 и С++14 при таком написании код не всегда компилировался, как, например, в случае с таким std::atomic :
Дело в том, что atomic нельзя перемещать и копировать. Несмотря на то, что в нашем синтаксисе никакого копирования и перемещения не происходит, всё равно было требование, чтобы использовался соответствующий конструктор, хоть вызова к нему и не происходило. В С++17 эта проблема была решена, было добавлено новое свойство, которое называется гарантированный пропуск копирования (guaranteed copy elision):
В С++17 также была добавлена CTAD (class template argument deduction). Оказалось, что у этого свойства есть довольно странные и не всегда очевидные следствия для инициализации. Эту тему уже затрагивал Николай в программном докладе. Кроме того, в прошлом году я выступал с докладом на CppCon, целиком посвящённым CTAD, там обо всём этом рассказано значительно подробнее. По большому счёту, в С++17 ситуация та же, что и в С++11 и С++14, за исключением того, что были исправлены некоторые самые неудобные неисправности. Инициализация списком сейчас работает лучше, чем в прошлых версиях, но, на мой взгляд, в ней ещё многое можно улучшить.
Назначенная инициализация (С++20)
Теперь давайте поговорим о С++20, то есть о грядущих изменениях. И да, вы угадали, в этом новом стандарте появится ещё один способ инициализации объектов: назначенная инициализация (designated initialization):
Важное преимущество такого подхода в том, что здесь, как и при агрегатной инициализации, не может быть неинициализированных переменных. Работает такая инициализация только с агрегатными типами, то есть фактически это другой синтаксис для агрегатной инициализации.
Сделано это было для совместимости с С, и работает так же, как в С99, с некоторыми исключениями:
в С не нужно соблюдать порядок элементов, то есть в нашем примере можно сначала инициализировать с, а потом а. В С++ так делать нельзя, поскольку вещи конструируются в порядке, в котором они объявлены. :
К сожалению, это ограничивает применимость этой конструкции.
в С++ нельзя одновременно использовать назначенную и обычную инициализацию, но лично мне сложно придумать ситуацию, в которой это следовало бы делать:
в С++ этот вид инициализации нельзя использовать с массивами. Но, опять-таки, я не думаю, что это вообще следует делать.
Исправления в C++20
Помимо нового вида инициализации в С++20 будут исправлены некоторые вещи из предыдущих версий, и некоторые из этих изменений были предложены мной. Обсудим одно из них (wg21.link/p1008).
Когда в С++17 удаляется конструктор по умолчанию, это скорее всего значит, что автор кода хочет запретить создание экземпляров объекта. В агрегатных типах с удалённым конструктором по умолчанию инициализация по умолчанию выдаёт ошибку, но агрегатная инициализация работает, и это позволяет обойти удаление конструктора, сделанное автором класса:
Это очень странное поведение, чаще всего люди о нём не знают, и это приводит к непредсказуемым последствиям. В С++20 правила будут изменены. При объявлении конструктора тип больше не является агрегатным, так что конструкторы и агрегатная инициализация больше не входят в конфликт друг с другом. Мне кажется, это правильное решение. Если в классе нет объявленного пользователем конструктора, то это агрегатный тип, а если такой конструктор есть, то не агрегатный.
Об этом просто забыли, когда в С++11 создавали braced-init-list. В С++ это будет исправлено. Вряд ли много людей сталкивалось с этой проблемой, но исправить её полезно для согласованности языка.
Прямая инициализация агрегатных типов (C++20)
Наконец, в С++20 будет добавлен ещё один способ инициализации. Я уже говорил о неудобствах инициализации списком, из них в особенности неприятна невозможность использовать её с шаблонами и с макросами. В С++20 это исправят: можно будет использовать прямую инициализацию для агрегатных типов (wg21.link/p0960).
Кроме того, эта новая возможность будет работать с массивами:
На мой взгляд, это очень важно: назовём это uniform инициализацией 2.0. Вновь будет достигнута некоторая однородность. Если агрегатную инициализацию можно будет выполнять и с фигурными, и с круглыми скобками, то, в сущности, круглые и фигурные скобки будут делать почти одно и то же. Исключение — конструктор initializer_list : если необходимо его вызвать, надо использовать фигурные скобки, если нет — круглые. Это позволяет однозначно указать, что именно нам необходимо. Кроме того, фигурные скобки по-прежнему не будут выполнять сужающие преобразования, а круглые — будут. Это делается для однородности с вызовами конструктора.
Я подвёл итог всему, что мы сегодня обсуждали, в таблице. Строки в этой таблице — различные типы, а столбцы — синтаксисы инициализации. На этом у меня всё, спасибо большое за внимание.
Уже совсем скоро, в конце октября, Тимур приедет на C++ Russia 2019 Piter и выступит с докладом «Type punning in modern C++». Тимур расскажет про новые техники, представленные в С++20, и покажет, как их безопасно использовать, а также разберёт «дыры» в С++ и объяснит, как их можно пофиксить.