C++11中跳轉(zhuǎn)initializer_list實現(xiàn)分析
1.初始化列表的實現(xiàn)
(1)當編譯器看到{t1,t2…tn}時便會生成一個initializer_list<T>對象(其中的T為元素的類型),它關(guān)聯(lián)到一個array<T,n>。
(2)對于聚合類型,編譯器會將array<T,n>內(nèi)的元素逐一分解并賦值給被初始化的對象。這相當于為該對象每個字段分別賦值。
(3)對于非聚合類型。如果該類存在一個接受initializer_list<T>類型的構(gòu)造函數(shù),則初始化時會將initializer_list<T>對象作為一個整體傳給構(gòu)造函數(shù)。如果不存在這樣的構(gòu)造函數(shù),則array內(nèi)的元素會被編譯器分解并傳給相應(yīng)的能接受這些參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)(比如列表中有2個元素的,就傳給帶2個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。有3個元素的,就傳給帶3個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù),依此類推……)。
【實例分析】initializer_list<T>初體驗
#include <iostream> #include <vector> #include <map> #include <complex> using namespace std; //編譯選項:g++ -std=c++11 test1.cpp -fno-elide-constructors class Foo { public: Foo(int) { cout << "Foo(int)"<< endl; } Foo(int, int) cout << "Foo(int, int)"<< endl; Foo(const Foo& f) cout << "Foo(const Foo& f)"<< endl; }; int main() Foo f1(123); Foo f2 = 123; //先將調(diào)用Foo(int)將123轉(zhuǎn)為Foo對象,再調(diào)用拷貝構(gòu)造函數(shù)(后面這步可能被優(yōu)化) Foo f3 = {123}; //生成initializer_list<int>,然后分解元素后,由于列表中只有1個元素,所以將其傳給Foo(int) Foo f4 = {123, 321}; //生成initializer_list<int>,然后分解元素后,由于列表中有兩個元素,所以將其傳給Foo(int, int) //編譯器會為以下花括號形成一個initializer_list<string>,背后有個array<string,6> //調(diào)用vector<string>的構(gòu)造函數(shù)時,編譯器會找到一個接受initializer_list<string> //的重載的構(gòu)造函數(shù)。所有的容器均有這樣的構(gòu)造函數(shù)。在這個構(gòu)造函數(shù)里會利用 //initializer_list<string>來初始化。 vector<string> city{"Berlin", "New York", "London", "Cairo","Tokyo", "Cologne"}; //編譯器會為以下花括號形成一個initializer_list<double>,背后有個array<double,2>。 //調(diào)用complex<double>的構(gòu)造函數(shù)時,array內(nèi)的2個元素被分解并傳給 //Comlex<double>(double,double)這個帶有兩個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)。因為comlex<double>并無 //任何接受initializer_list的構(gòu)造函數(shù)。 complex<double> c{4.0, 3.0}; //等價于c(4.0, 3.0) return 0; }
2. initializer_list<T>模板
//initializer_list<T>源碼分析
#include <iostream> template <class T> class initializer_list { public: typedef T value_type; typedef const T& reference; //注意說明該對象永遠為const,不能被外部修改! typedef const T& const_reference; typedef size_t size_type; typedef const T* iterator; //永遠為const類型 typedef const T* const_iterator; private: iterator _M_array; //用于存放用{}初始化列表中的元素 size_type _M_len; //元素的個數(shù) //編譯器可以調(diào)用private的構(gòu)造函數(shù)!??! //構(gòu)造函數(shù),在調(diào)用之前,編譯會先在外部準備好一個array,同時把array的地址傳入模板 //并保存在_M_array中 constexpr initializer_list(const_iterator __a, size_type __l) :_M_array(__a),_M_len(__l){}; //注意構(gòu)造函數(shù)被放到private中! constexpr initializer_list() : _M_array(0), _M_len(0){} // empty list,無參構(gòu)造函數(shù) //size()函數(shù),用于獲取元素的個數(shù) constexpr size_type size() const noexcept {return _M_len;} //獲取第一個元素 constexpr const_iterator begin() const noexcept {return _M_array;} //最后一個元素的下一個位置 constexpr const_iterator end() const noexcept { return begin() + _M_len; } };
(1)initializer_list是一個輕量級的容器類型,內(nèi)部定義了iterator等容器必需的概念,本質(zhì)上是一個迭代器!
(2)對于std:: initializer_list<T>而言,它可以接收任意長度的初始化列表,但要求元素必須是同種類型(T或可轉(zhuǎn)換為T)。
(3)它有3個成員函數(shù):size()、begin()和end()。
(4)擁有一個無參構(gòu)造函數(shù),可以被直接實例化,此時將得到一個空的列表。之后可以進行賦值操作,如initializer_list<int> list; list={1,2,3,4,5};
(5)initializer_list<T>在進行復(fù)制或賦值時,它內(nèi)部將保存著列表的地址保存在_M_array中,它進行的是淺拷貝,并不真正復(fù)制每個元素,因此效率很高。
【編程實驗】打印初始化列表的每個元素
#include <iostream> //打印初始化列表的每個元素 void print(std::initializer_list<int> vals) { //遍歷列表中的每個元素 for(auto p = vals.begin(); p!=vals.end(); ++p){ std::cout << *p << " "; } std::cout << std::endl; } //std::initializer_list<T>的淺拷貝。以下的返回值應(yīng)改為std //以下的返回值應(yīng)改為std::vector<int>類型,而不是std::initializer_list<int>類型。 std::initializer_list<int> func(void) int a = 1; int b = 2; return {a, b}; //編譯器看到{a, b}時,會做好一個array<int,2>對象(其生命 //期直至func結(jié)束),然后再產(chǎn)生一個initializer_list<int> //臨時對象,由于initializer_list<int>采用的是淺拷貝,當 //函數(shù)返回后array<int,2>會被釋放,所以無法獲取到列表中的元素! int main() print({1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}); print(func()); return 0; /*測試結(jié)果: e:\Study\C++11\7>g++ -std=c++11 test1.cpp e:\Study\C++11\7>a.exe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 */
3.讓自定義的類可以接受任意長度初始化列表
(1)自定義類中重載一個可接受initializer_list<T>類型的構(gòu)造函數(shù)
(2)在該構(gòu)造函數(shù)中,遍歷列表元素并賦值給相應(yīng)的字段。
【編程實驗】自定義類的初始化列表
#include <iostream> #include <map> using namespace std; class Foo { public: Foo(int a, int b) { cout << "Foo(int a, int b)" << endl; } Foo(initializer_list<int> list) cout << "Foo(initializer_list<int> list) : "; for(auto i : list){ cout <<i<< " "; } cout << endl; }; class FooMap std::map<int, int> content; using pair_t = std::map<int, int>::value_type; FooMap(std::initializer_list<pair_t> list) for(auto it = list.begin(); it!=list.end(); ++it){ content.insert(*it); std::cout << "{" << (*it).first <<"," <<(*it).second <<"}" << " "; std::cout << std::endl; int main() Foo f1(77, 5); //Foo(int a, int b), a = 77, b = 5; //注意:由于定義了Foo(initializer_list<int> list)函數(shù),以下3種方 //式的初始化都會將{...}作為一個整體傳遞給該函數(shù)。如果沒有定義該函 //數(shù),則由于該類是個非聚合類用{}初始化時,會調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來初始化。 //但由于Foo類不存在3個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù),所以f3那行會編譯失?。? Foo f2{77, 5}; //Foo(initializer_list<int> list) Foo f3{77, 5, 42}; //Foo(initializer_list<int> list) Foo f4 = {77, 5}; //Foo(initializer_list<int> list) FooMap fm = {{1,2}, {3,4},{5,6}}; return 0; } /*測試結(jié)果: e:\Study\C++11\7>g++ -std=c++11 test2.cpp e:\Study\C++11\7>a.exe Foo(int a, int b) Foo(initializer_list<int> list) : 77 5 Foo(initializer_list<int> list) : 77 5 42 {1,2} {3,4} {5,6} */
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