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条款04:确定对象使用前已被初始化

1. 总结

  • 无论是在初始化列表中,还是在构造函数体内,请为内置类型对象进行手工初始化,因为C++不保证初始化它们
  • 最好使用初始化列表进行初始化,而不要在构造函数体中使用赋值;初始化列表最好列出所有的成员变量,其排列顺序应该和它们在class中的声明顺序相同
  • 为了避免"不同源文件内定义的non-local static对象在编译时的初始化顺序"问题,请以local static对象替换non-local static对象

2. 构造函数体 VS 初始化列表

在C++中,关于对象的初始化动作何时一定发生,何时不一定发生这个问题,最佳的处理办法就是:永远在使用对象之前先将它初始化。

  • 对于内置类型对象,由于C++不保证是否初始化以及何时初始化它们,因此无论是在初始化列表中,还是在构造函数体内,你必须手工完成这项工作
  • 对于自定义类型对象,初始化工作由构造函数进行,规则也很简单:确保每一个构造函数都将对象的每一个成员初始化

关于在构造函数中初始化,重要的一点是不要混淆了赋值和初始化。

class PhoneNumber { ... };
class ABEntry
{
private:
    std::string theName;
    std::string theAddress;
    std::list<PhoneNumber> thePhones;
    int numTimesConsulted;
public:
    ABEntry{const std::string &name, const std::string &address,
            const std::list<PhoneNumber> &phones};
};

/* 正确可行但不是最好的方法:在构造函数体内对成员变量进行赋值 */ ABEntry::ABEntry{const std::string &name, const std::string &address, const std::list<PhoneNumber> &phones} { theName = name; //theName、theAddress、thePhones都是赋值, theAddress = address; //而不是初始化。 thePhones = phones; numTimesConsulted = 0; }

/* 较好的方法:使用初始化列表对成员变量进行初始化 */ ABEntry::ABEntry{const std::string &name, const std::string &address, const std::list<PhoneNumber> &phones} :theName(name), theAddress(address), thePhones(phones), numTimesConsulted(0) //为了一致性,内置类型对象初始化最好也在初始化列表中进行 {

}

  • 第一种方法基于赋值,首先调用default构造函数对theName、theAddress和thePhones进行初始化,然后进入构造函数,再分别对它们进行赋值。
  • 第二种方法基于初始化列表,在初始化列表中使用3个参数分别对theName、theAddress和thePhones进行copy构造初始化。

对大多数类型而言,比起先调用default构造函数然后再调用operator =,单只调用一次copy构造函数是比较高效的,有时甚至高效得多。
而对于内置类型对象如numTimesConsulted,其初始化和赋值的成本是一样的,但为了一致性最好也通过初始化列表来初始化。

如果成员变量是const或reference,那么不管是内置类型还是自定义类型,都一定需要初值,不能被赋值,都只能通过初始化列表进行初始化(见条款5)。
为避免需要记住何时必须使用初始化列表,何时不需要,最简单的做法就是:

  • 总是使用初始化列表
  • 总是在初始化列表中列出所有成员变量
  • 初始化列表中成员变量的排列顺序应该和它们在class中的声明顺序相同

但是,一些class有多个构造函数,而且有许多成员变量和/或base class,如果每个构造函数都使用初始化列表,那么就会造成大量的代码重复。
这种情况下,可以合理地对"赋值和初始化开销一样"的成员变量改用赋值操作,并将这些赋值操作封装到一个private init函数中,供所有构造函数调用。
这种做法在"成员变量的初始值来自于文件或数据库读入"时特别有用。然而,比起经由赋值操作完成的"伪初始化",通过初始化列表完成的"真正初始化"通常更加可取。

3. 对象的初始化顺序问题

C++在单个对象创建时有着十分固定的成员初始化顺序,口诀就是"先父母,再客人,后自己"。

  • 先调用父类的构造函数
  • 再调用成员变量的构造函数,调用顺序与声明顺序相同
  • 最后调用类自身的构造函数

如果已经在初始化列表中对base class和所有成员变量进行了初始化,那就只剩下一个问题——"不同源文件内定义的non-local static对象"的初始化问题。
先来明确下概念,函数内定义的static对象称为local static对象,其他地方定义的static对象称为non-local static对象。
现在,我们关心的问题涉及至少两个源文件,每个源文件中都至少含有一个non-local static对象,因此可能发生如下问题。

  • 某个源文件中的non-local static对象初始化需要使用另一个源文件中的non-local static对象
  • 但另一个源文件内的non-local static对象可能尚未被初始化

产生该问题的原因是C++对不同源文件中的non-local static对象初始化顺序没有明确定义,幸运的是通过一个小小的设计便可完全消除该问题,唯一需要做的是:

  • 将每个non-local static对象放到自己的专属函数中,这些函数返回一个reference指向它所含的对象
  • 然后用户调用这些专属函数,而不直接使用这些对象

该方法实际上是用local static对象替换了non-local static对象,这也是Singleton模式的一个常见实现手法。该方法之所以管用,是因为:

  • C++保证函数内的local static对象会在该第一次调用该函数时被初始化
  • 如果你从未调用过这些函数,就不会引发构造和析构成本

可以看到,这种结构下的函数体往往十分简单固定:第一行定义并初始化一个local static对象,第二行返回一个引用指向它。
这使得它们非常适合实现为inline函数,尤其是需要被频繁调用的场合;但从另一个角度看,内含static对象也使得它们成为线程不安全函数。

class FileSystem { ... };

//static FileSystem tfs; //FileSystem.cpp中定义的non-local static对象

//tfs的专属函数,用来替换tfs对象 FileSystem &tfs() { static FileSystem fs; //定义并初始化一个local static对象fs return fs; //返回一个reference指向上述对象 }

class Directory { ... };

Directory::Directory()
{
    //...
    std::size_t disks = tfs().numDisks();
    //...
}

//static Directory tempDir;  //Directory.cpp中定义的non-local static对象,tempDir的初始化依赖于FileSystem.cpp中的tfs对象先初始化完成

//tempDir的专属函数,用来替换tempDir对象
Directory &tempDir()
{
    static Directory td;  //定义并初始化一个local static对象td
    return td;            //返回一个reference指向上述对象
}

本文转载自博客园,原文链接:https://www.cnblogs.com/songhe364826110/p/12189804.html

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