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C++聚合體初始化aggregate initialization詳細(xì)介紹

更新時(shí)間：2023年02月03日 15:50:13 作者：另尋滄海

這篇文章主要介紹了C++聚合體初始化aggregate initialization，C++有很多初始化對(duì)象的方法。其中之一叫做聚合體初始化(aggregate initialization) ，這是聚合體專(zhuān)有的一種初始化方法

聚合體初始化(aggregate initialization)

C++有很多初始化對(duì)象的方法。其中之一叫做聚合體初始化(aggregate initialization) ，這是聚合體專(zhuān)有的一種初始化方法。

從C語(yǔ)言引入的初始化方式是用花括號(hào)括起來(lái)的一組值來(lái)初始化類(lèi)：

struct Data {
    std::string name;
    double value;
};
Data x = {"test1", 6.778};

自從C++11起，你可以忽略等號(hào)：

Data x{<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->"test1", 6.778};

自從C++17起，聚合體可以擁有基類(lèi)。也就是說(shuō)像下面這種從其他類(lèi)派生出的子類(lèi)也可以使用這種初始化方法：

struct MoreData : Data {
    bool done;
}
MoreData y{{"test1", 6.778}, false};

如你所見(jiàn)，聚合體初始化時(shí)可以用一個(gè)子聚合體初始化來(lái)初始化類(lèi)中來(lái)自基類(lèi)的成員。

另外，你甚至可以省略子聚合體初始化的花括號(hào)：

MoreData y{<!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%20%2D%2D%3E-->"test1", 6.778, false};

這樣寫(xiě)將遵循嵌套聚合體初始化時(shí)的通用規(guī)則，你傳遞的實(shí)參被用來(lái)初始化哪一個(gè)成員取決于它們的順序。

擴(kuò)展聚合體初始化的動(dòng)機(jī)

如果沒(méi)有這個(gè)特性，那么所有的派生類(lèi)都不能使用聚合體初始化，這意味著你要像下面這樣定義構(gòu)造函數(shù)：

struct Cpp14Data : Data {
    bool done;
    Cpp14Data (const std::string& s, double d, bool b) : Data{s, d}, done {
    }
};
Cpp14Data y{"test1", 6.778, false};

現(xiàn)在我們不再需要定義任何構(gòu)造函數(shù)就可以做到這一點(diǎn)。

我們可以直接使用嵌套花括號(hào)的語(yǔ)法來(lái)實(shí)現(xiàn)初始化，

如果給出了內(nèi)層初始化需要的所有值就可以省略?xún)?nèi)層的花括號(hào)：

MoreData x{{"test1", 6.778}, false};    // 自從C++17起OK
MoreData y{"test1", 6.778, false};      // OK

注意因?yàn)楝F(xiàn)在派生類(lèi)也可以是聚合體，所以其他的一些初始化方法也可以使用：

MoreData u;     // OOPS：value/done未初始化
MoreData z{};   // OK: value/done初始化為0/false

如果覺(jué)得這樣很危險(xiǎn)，可以使用成員初始值：

struct Data {
    std::string name;
    double value{0.0};
};
struct Cpp14Data : Data {
    bool done{false};
};

或者，繼續(xù)提供一個(gè)默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。

使用聚合體擴(kuò)展

聚合體初始化的一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景是對(duì)一個(gè)派生自C風(fēng)格結(jié)構(gòu)體并且添加了新成員的類(lèi)進(jìn)行初始化。例如：

struct Data {
    const char* name;
    double value;
};
struct CppData : Data {
    bool critical;
    void print() const {
        std::cout << '[' << name << ',' << value << "]\n";
    }
};
CppData y{{"test1", 6.778}, false};
y.print();

這里，內(nèi)層花括號(hào)里的參數(shù)被傳遞給基類(lèi)Data。

注意你可以跳過(guò)初始化某些值。在這種情況下，跳過(guò)的成員將會(huì)進(jìn)行默認(rèn)初始化

（基礎(chǔ)類(lèi)型會(huì)被初始化為0、false或者nullptr，類(lèi)類(lèi)型會(huì)默認(rèn)構(gòu)造）。

例如：

CppData x1{};           // 所有成員默認(rèn)初始化為0值
CppData x2{{"msg"}}     // 和{{"msg", 0.0}, false}等價(jià)
CppData x3{{}, true};   // 和{{nullptr, 0.0}, true}等價(jià)
CppData x4;             // 成員的值未定義

注意使用空花括號(hào)和不使用花括號(hào)完全不同：

x1的定義會(huì)把所有成員默認(rèn)初始化為0值，

因此字符指針name被初始化為nullptr，

double類(lèi)型的value初始化為0.0，

bool類(lèi)型的flag初始化為false。x4的定義沒(méi)有初始化任何成員。所有成員的值都是未定義的。

你也可以從非聚合體派生出聚合體。例如：

struct MyString : std::string {
    void print() const {
        if (empty()) {
            std::cout << "<undefined>\n";
        }
        else {
            std::cout << c_str() << '\n';
        }
    }
};
MyString x{{"hello"}};
MyString y{"world"};

注意這不是通常的具有多態(tài)性的public繼承，因?yàn)?code>std::string沒(méi)有虛成員函數(shù)，

你需要避免混淆這兩種類(lèi)型。

你甚至可以從多個(gè)基類(lèi)和聚合體中派生出聚合體：

template<typename T>
struct D : std::string, std::complex<T>
{
    std::string data;
};

你可以像下面這樣使用和初始化：

D<float> s{{"hello"}, {4.5, 6.7}, "world"}; // 自從C++17起OK
D<float> t{"hello", {4.5, 6.7}, "world"};   // 自從C++17起OK
std::cout << s.data;                        // 輸出："world"
std::cout << static_cast<std::string>(s);   // 輸出："hello"
std::cout << static_cast<std::complex<float>>(s);   //輸出：(4.5,6.7)

內(nèi)部嵌套的初值列表將按照繼承時(shí)基類(lèi)聲明的順序傳遞給基類(lèi)。

這個(gè)新的特性也可以幫助我們用很少的代碼定義重載的lambda。

聚合體的定義

總的來(lái)說(shuō)，在C++17中滿(mǎn)足如下條件之一的對(duì)象被認(rèn)為是聚合體：

是一個(gè)數(shù)組
或者是一個(gè)滿(mǎn)足如下條件的類(lèi)類(lèi)型 (class、struct、union)：
沒(méi)有用戶(hù)定義的和explicit的構(gòu)造函數(shù)
沒(méi)有使用using聲明繼承的構(gòu)造函數(shù)
沒(méi)有private和protected的非靜態(tài)數(shù)據(jù)成員
沒(méi)有virtual函數(shù)
沒(méi)有virtual, private, protected的基類(lèi)

然而，要想使用聚合體初始化來(lái) 初始化聚合體，那么還需要滿(mǎn)足如下額外的約束：

基類(lèi)中沒(méi)有private或者protected的成員
沒(méi)有private或者protected的構(gòu)造函數(shù)

下一節(jié)就有一個(gè)因?yàn)椴粷M(mǎn)足這些額外約束導(dǎo)致編譯失敗的例子。

C++17引入了一個(gè)新的類(lèi)型特征is_aggregate<>

來(lái)測(cè)試一個(gè)類(lèi)型是否是聚合體：

template<typename T>
struct D : std::string, std::complex<T> {
    std::string data;
};
D<float> s{{"hello"}, {4.5, 6.7}, "world"};         // 自從C++17起OK
std::cout << std::is_aggregate<decltype(s)>::value; // 輸出1(true)

向后的不兼容性

注意下面的例子不能再通過(guò)編譯：

struct Derived;
struct Base {
    friend struct Derived;
private:
    Base() {
    }
};
struct Derived : Base {
};
int main()
{
    Derived d1{};   // 自從C++17起ERROR
    Derived d2;     // 仍然OK（但可能不會(huì)初始化）
}

在C++17之前，Derived不是聚合體。因此