c++26新功能—带花括号初始化器的静态存储

原创于 2025-09-23 10:26:42 发布 · 591 阅读

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一、大括号的初始化

做为使用大括号进行初始化即使用std::initializer_list进行列表初始化时，会让整个程序看起来更加的清晰明了，实现也相对简单。但这种实现的过程中，会出现各种情况。虽然在整体上，都会生成一个临时的数组来进行数据的存储，但在不同的情况下，C++对其实现的细节也各有不同。随着C++标准的演进，有些实现已经可以进一步的进行优化。本文介绍的静态存储即是如此。

二、存在的问题

在上面提到的不同的情况会有一些不同的处理机制，那么可以对下面的两种实现进行一下对比：

struct X {
  X(std::initializer_list<double> v);
};
X x{ 1,2,3 };

这种情况下，对其的展开其实就是将相关的数组数据（1，2,3）存储在静态存储区中。这种情况下，效率和内存应用就相对要好很多。但再看一下这个例子：

void f(std::initializer_list<int> il);

void g() {
    f({1,2,3});
}

int main() { g(); }

在这种情况下，则不一定将展开的临时数组存储在静态区域中，重点看f函数的实现，比如下面的代码：

void g();

void f(std::initializer_list<int> il) {
    static const int *ptr = nullptr;
    if (ptr == nullptr) {
        ptr = il.begin();
        g();
    } else {
        assert(ptr != il.begin());
    }
}

这是因为标准（C++23及以前）要求两次调用（第一次调用f和在g函数中回调再次调用f）时，其应该具备不同的地址，所以此时两次展开的临时数组（1,2,3）则不能够存储在静态存储中。同样，如果在类似于STL中的容器实现中也有类似的情况：

std::vector<int> vec = {6,7,8,9,10};

这种情况下，数据会进行两次拷贝，即从静态存储到栈，然后再从栈到堆。如果说上面的这种情况，数据量小的情况下，代价并不大。但如果有开发者想在向量中存储一个图像数据怎么办？

三、如何解决

针对上面的问题，在C++26版本前，可以使用前面学习过的#embed方法来嵌入相关的二进制数据，防止数据的拷贝，如：

static const char backing[] = {
    #embed "2mb-image.png"
};
std::vector<char> v = std::vector<char>(backing, std::end(backing));

而在C++26中提议使用：

std::initializer_list<int> i1 = {
    #embed "very-large-file.png"  // 可以
};

void f2(std::initializer_list<int> ia,
        std::initializer_list<int> ib) {
    PERMIT(ia.begin() == ib.begin()); // 允许 ia.begin() == ib.begin()
}
int main() {
    f2({1,2,3}, {1,2,3});
}
//或者如下面的代码
const char *p1 = "hello world";
const char *p2 = "world";
PERMIT(p2 == p1 + 6);  // 当前的行为

std::initializer_list<int> i1 = {1,2,3,4,5};
std::initializer_list<int> i2 = {2,3,4};
PERMIT(i1.begin() == i2.begin() + 1);  // 提议的未来的行为

其实就是新标准希望常量初始化的初始化列表避免占用栈空间。也就是说，在列表初始化时，不管原来多少次的数组拷贝，都可以被公共使用，这样就会减少拷贝的次数，大大提高了效率。

四、总结

其实对开发者来说，本文更重要的是对C++标准实现的编译内部细节的说明。其实它也是对C++安全和效率机制的一种更新，可能这样做对开发者的影响并不多大。毕竟，很多程序员自己在写代码时对内存的浪费和多次拷贝并不多敏感。但从标准的角度来看，应用开发者可以自由处理，但底层的基础建筑可不能这样，否则就显得有点水平跟不上了。
正如前面所讲，开发者学习的最好的资料和例子就是标准的实现，他们才是最接近于C++标准完美实现的榜样。