C++11之列表初始化，以及initializer_list简介

一.列表初始化

在 C++11 标准中，列表初始化（Uniform Initialization）作为一种全新的初始化方式，为 C++ 编程带来了显著的变革。它不仅让代码更加简洁易读，还提升了语言的表达能力和灵活性。

一、列表初始化简介

列表初始化是一种使用花括号 {} 来初始化对象的语法形式，其基本形式如下：

Type obj = {value1, value2, ...};

或者

Type obj{value1, value2, ...};

这种方式可以用于初始化各种类型的对象，包括内置类型、类类型、数组等。它旨在提供一种统一的初始化语法，以解决传统初始化方式中存在的问题，如初始化方式不一致、类型安全问题等。

（一）初始化内置类型

对于内置类型，如 int、float 等，列表初始化会进行值初始化。例如：

int a = {5}; // 等价于 int a(5);
float b{3.14f}; // 等价于 float b(3.14f);

如果初始化列表中包含多个值，编译器会报错，因为内置类型只能接受一个初始化值。

（二）类对象

对于类对象，列表初始化可以直接初始化类的成员变量。例如：

class Person {
public:
    std::string name;
    int age;
};

Person p{"zzh", 18}; // 使用列表初始化

在上述代码中，Person 类有两个成员变量 name 和 age，我们使用列表初始化的方式直接初始化了这两个成员变量，这种方式非常直观和方便。

（三）初始化数组

列表初始化可以方便地初始化数组，包括静态数组和动态数组。例如：

int arr[] = {1, 2, 3, 4}; // 静态数组
int* dynArr = new int[4]{1, 2, 3, 4}; // 动态数组

如果初始化列表中的元素个数少于数组的大小，剩余的元素会被初始化为零。

（四）初始化标准库容器

列表初始化可以用于初始化标准库容器，如 std::vector、std::map 等。例如：

std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4};
std::map<int, std::string> map{{1, "one"}, {2, "two"}};

这种方式不仅简洁，还避免了逐个插入元素的繁琐操作。

二、列表初始化的规则

（一）直接初始化与列表初始化

列表初始化和直接初始化在某些情况下可能会产生不同的结果。例如：

struct A {
    A(int) {}
};

struct B {
    B(std::initializer_list<int>) {}
};

A a1(1); // 直接初始化，调用 A(int)
A a2{1}; // 列表初始化，报错，因为 A 没有接受 initializer_list 的构造函数

B b1(1); // 报错，因为 B 没有接受 int 的构造函数
B b2{1}; // 列表初始化，调用 B(std::initializer_list<int>)

在使用列表初始化时，编译器会优先查找接受 initializer_list 的构造函数。如果没有找到，会尝试匹配其他构造函数。

（二）列表初始化的限制

• 内置类型：内置类型只能接受一个初始化值。如果初始化列表中包含多个值，编译器会报错。
• 类类型：如果类定义了接受 initializer_list 的构造函数，会优先调用该构造函数。如果没有找到合适的构造函数，编译器会报错。
• 数组：如果初始化列表中的元素个数少于数组的大小，剩余的元素会被初始化为零。

（三）空列表初始化

空列表初始化是指使用空的花括号 {} 来初始化变量或对象。对于基本数据类型，空列表初始化会将变量初始化为零值。例如：

int a{}; // a 的值为 0
double b{}; // b 的值为 0.0

对于类对象，空列表初始化会调用默认构造函数。如果类没有默认构造函数，则会报错。例如：

class Test {
public:
    Test() { std::cout << "Default constructor called" << std::endl; }
};

Test t{}; // 调用默认构造函数

在上述代码中，Test 类有一个默认构造函数，因此空列表初始化会调用该默认构造函数。

二.initializer_list

C++11库中提出了⼀个std::initializer_list的类，这个类的本质是底层开⼀个数组，将数据拷⻉过来，std::initializer_list内部有两个指针分别指向数组的开始和结束。

initializer_list基本介绍

std::initializer_list 是一个模板类，用于表示初始化列表。它提供了一种方便的方式来处理一组同类型的数据。initializer_list 的对象可以通过花括号 {} 来创建，例如：

std::initializer_list<int> list = {1, 2, 3, 4};

或者直接在函数参数中使用：

void printList(std::initializer_list<int> list) {
    for (auto it : list) {
        std::cout << it << " ";
    }
}

printList({1, 2, 3, 4});

（一）特性

• 只读性：initializer_list 中的元素是只读的，不能被修改。这是因为 initializer_list 是一个轻量级的包装器，它并不真正拥有数据，而是指向原始的初始化列表。
• 迭代器支持：initializer_list 提供了迭代器支持，可以通过迭代器来访问其中的元素。例如：

std::initializer_list<int> list = {1, 2, 3, 4};
for (auto it = list.begin(); it != list.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

• 大小查询：可以通过 size() 方法来获取 initializer_list 中的元素个数。例如：

std::initializer_list<int> list = {1, 2, 3, 4};
std::cout << "Size: " << list.size() << std::endl;

（二）应用

• 构造函数初始化：类可以通过接受 initializer_list 参数的构造函数来初始化其成员变量。例如：

class Vector {
private:
    std::vector<int> data;
public:
    Vector(std::initializer_list<int> list) : data(list) {}
};

Vector vec{1, 2, 3, 4}; // 初始化 Vector 对象

容器⽀持⼀个std::initializer_list的构造函数，也就⽀持任意多个值构成{x1,x2,x3…} 进⾏初始化。STL中的容器⽀持任意多个值构成的 {x1,x2,x3…} 进⾏初始化，就是通过std::initializer_list的构造函数⽀持的。

• 函数参数：函数可以接受 initializer_list 参数，从而方便地处理一组数据。例如：

void printList(std::initializer_list<int> list) {
    for (auto it : list) {
        std::cout << it << " ";
    }
}

printList({1, 2, 3, 4});

（三）initializer_list 的生命周期

initializer_list 的生命周期与初始化列表的生命周期相同，即在初始化列表的作用域结束后，initializer_list 也会失效。因此，不能将 initializer_list 的引用存储起来，否则会导致未定义行为。

三、列表初始化与 initializer_list 的优势

（一）代码简洁性

列表初始化和 initializer_list 的使用让代码更加简洁易读。例如，初始化一个数组或类对象时，不再需要逐个赋值，而是可以直接使用花括号 {} 来完成初始化。

（二）类型安全

列表初始化会进行严格的类型检查，避免了类型不匹配的问题。例如，如果初始化列表中的值类型与目标类型不匹配，编译器会报错。

（三）灵活性

initializer_list 提供了灵活的方式来处理一组数据，可以通过迭代器、大小查询等方式来操作数据。