C++11 带来的新特性 （2）—— 统一初始化（Uniform Initialization）

1 统一初始化（Uniform Initialization）

在C++ 11之前，所有对象的初始化方式是不同的，经常让写代码的我们感到困惑。C++ 11努力创造一个统一的初始化方式。
其语法是使用{}和std::initializer_list，先看示例。

    int values[]{ 1, 2, 3 };
    std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };
    std::vector<std::string> cities{
        "Berlin", "New York", "London",  "Braunschweig"
    };
    std::comples<double> c{4.0, 3.0}; //等价于 c(4.0, 3.0)
    auto ar = { 1, 2, 3 };  // ar 是一个std::initializer_list<int>类型

    std::vector<int> v = { 1, 2, 3 };
    std::list<int> l = { 1, 2, 3 };
    std::set<int> s = { 1, 2, 3 };
    std::map<int, std::string> m = { {1, "a"}, {2, "b"} };

2 原理

针对形如"{ 1, 2, 3 }"的参数列表,系统会首先自动调用参数初始化(value initialization)，将其转换成一个std::initializer_list，它将用于对变量（可能是简单类型，或者对象类型）初始化。比如"{ 1, 2, 3 }"会首先生成一个std::initializer_list，然后用于生成一个int数组values。c{4.0, 3.0}会生成一个std::initializer_list,然后调用std::comples类的构造函数std::comples(double,double)。
我们通过一个例子来分析具体细节：

    std::vector<int> v{ 2, 3, 6, 7 };

• 首先，将参数列表{ 2, 3, 6, 7 }转换成std::initializer_list。
  从stl源码中可以看出initializer_list的带参数构造函数是个私有函数，它只能由编译器调用。

    private:
      iterator          _M_array;
      size_type         _M_len;

      // The compiler can call a private constructor.
      constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l)
      : _M_array(__a), _M_len(__l) { }

• 其次，使用std::initializer_list对象来初始化std::vector类的构造函数。下面是构造函数源码。

      vector(initializer_list<value_type> __l,
         const allocator_type& __a = allocator_type())
      : _Base(__a)
      {
    _M_range_initialize(__l.begin(), __l.end(),
                random_access_iterator_tag());
      }

3 未赋值的初始化

如果使用了std::initializer_list，但是没有指定参数值，结果会怎样？直接看示例。

    int i;      //i值未定义
    int j{};    //j=0
    int *p;     //p值未定义
    int *q{};   //q=nullptr

4 在构造函数中显示使用std::initializer_list

我们可以在构造函数中主动使用std::initializer_list，这时外部调用{}初始化时，会优先调用包含std::initializer_list参数的构造函数。请看下例子。

    class P
    {
    public:
        P(int, int){std::cout<<"call P::P(int,int)"<<std::endl;}
        P(std::initializer_list<int>){
            std::cout<<"call P::P(initializer_list)"<<std::endl;
        }
    };
    P p(77,5);     // call P::P(int,int)
    P q{77,5};     // call P::P(initializer_list)
    P r{77,5,42};  // call P::P(initializer_list)
    P s = {77, 5}; // call P::P(initializer_list)

5 拒绝隐式调用构造函数

我们知道，C++会先使用{}中的参数生成一个std::initializer_list对象，然后调用赋值对象的构造函数。
有一种特殊情形，我们如果希望对象的某个构造函数必须要被显示调用，如何做到呢？向其中添加一个explicit关键字。在stl库中出现大量的这种使用方式。请看下例：

    class P
    {
      public:
        P(int a, int b){...}
        explicit P(int a, int b, int c){...}
    };

    P x(77,5);    //OK
    P y{77,5);    //OK
    P z{77,5,42}; //OK
    p v = {77,5}; //OK,(implicit type conversion allowed)
    P w = {77,5,42};//Error,必须要显示调用该构造函数

    void fp(const P&);
    
    fp({47,11});    //OK
    fp({47,11,3});  //Error
    fp(P{47,11});   //OK
    fp(P{47,11,3}); //OK

6 局限 —— Narrowing Initializations

统一初始化用起来很舒爽，那它有什么局限呢？
有，在一种场景下无法使用，那就是Narrowing Initializations。
Narrowing Initializations，我翻译为“精度截断”。比如float转换为int，double转换为float。统一初始化，完全不允许精度阶段的发生，更进一步，要求参数列表中的所有参数的精度一样。请看以下示例。

    int x1(5.3);    //OK, x1 = 5.3
    int x3{5.0};    //Error
    int x4 = {5.3}; //Error
    char c1{7};     //OK
    char c2{99999}; //Error
    std::vector<int> v1{ 1, 2, 4, 5};    //OK
    std::vector<int> v2{ 1, 2,3, 4, 5.6};//Error

但是如果实际工程允许精度截断的发生，那么我们应该怎么完成初始化。可以使用()来完成初始化，它会调用赋值操作或者相应的构造函数。

    int x3{5.0};    //Error
    int x2(5.2);    //OK, x2 = 5