C++中的默认值_c++ 变量默认值-优快云博客

在 C++ 中，变量的默认值取决于其存储类别、声明位置和类型。理解这些默认值规则对于编写安全可靠的代码至关重要。以下是各种类型数据声明时的默认值规则：

一、基本数据类型的默认值

1. 全局作用域（静态存储期）

int globalInt;           // 0
double globalDouble;     // 0.0
char globalChar;         // '\0' (ASCII 0)
bool globalBool;         // false

2. 局部变量（自动存储期）

void func() {
    int localInt;        // 未初始化（随机值）
    double localDouble;  // 未初始化（随机值）
    char localChar;      // 未初始化（随机值）
    bool localBool;      // 未初始化（随机值）
}

3. 静态变量（静态存储期）

void func() {
    static int staticInt;        // 0
    static double staticDouble;  // 0.0
    static char staticChar;      // '\0'
    static bool staticBool;      // false
}

二、指针类型的默认值

1. 原始指针（Raw Pointer）

int* globalPtr;        // nullptr（全局）
void* globalVoidPtr;   // nullptr（全局）

void func() {
    int* localPtr;     // 未初始化（野指针）
    int* staticPtr;    // nullptr（函数内静态）
    
    static int* staticLocalPtr; // nullptr
}

2. 智能指针（C++11 起）

#include <memory>

std::unique_ptr<int> globalUnique; // 空指针（nullptr）
std::shared_ptr<int> globalShared; // 空指针（nullptr）
std::weak_ptr<int> globalWeak;     // 空指针（nullptr）

void func() {
    std::unique_ptr<int> localUnique; // 空指针
    std::shared_ptr<int> localShared; // 空指针
    std::weak_ptr<int> localWeak;     // 空指针
}

三、对象类型的默认值

1. 内置类型对象

std::string globalStr;     // 空字符串 ""
std::vector<int> globalVec;// 空向量

void func() {
    std::string localStr;  // 空字符串 ""
    std::vector<int> localVec; // 空向量
}

2. 自定义类对象

取决于类定义：

如果有用户定义的默认构造函数，则调用它
否则进行默认初始化（基本类型成员不初始化）

class MyClass {
public:
    int a;      // 默认不初始化
    double b;   // 默认不初始化
};

class SafeClass {
public:
    int x = 0;  // C++11 成员初始化
    std::string s;
    
    SafeClass() : y(0) {} // 初始化列表
private:
    int y;
};

MyClass globalObj;    // a 和 b 初始化为 0（全局）
SafeClass globalSafe; // x=0, s="", y=0

void func() {
    MyClass localObj;   // a 和 b 未初始化
    SafeClass localSafe; // x=0, s="", y=0
}

四、数组类型的默认值

1. 基本类型数组

int globalArray[5]; // 所有元素为 0
char globalCharArr[10]; // 所有元素为 '\0'

void func() {
    int localArray[5]; // 所有元素未初始化
    static int staticArray[5]; // 所有元素为 0
}

2. 对象数组

std::string globalStrArr[3]; // 三个空字符串
MyClass globalObjArr[2];     // MyClass 对象，成员值取决于位置

void func() {
    std::string localStrArr[2]; // 两个空字符串
    MyClass localObjArr[3];     // 成员未初始化
}

五、特殊类型的默认值

1. 引用类型

int globalInt = 5;
int& globalRef = globalInt; // 必须初始化

void func() {
    int localInt = 10;
    int& localRef = localInt; // 必须初始化
    // int& invalidRef; // 错误：引用必须初始化
}

2. 常量类型

const int globalConst; // 错误：常量必须初始化（全局）
constexpr int globalExpr = 42; // 必须初始化

void func() {
    const int localConst; // 错误：常量必须初始化
    constexpr int localExpr = 10; // 必须初始化
}

3. 枚举类型

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
Color globalColor; // 0 (RED)

void func() {
    Color localColor; // 未初始化（随机值）
}

六、默认值规则总结表

类型	全局/命名空间作用域	静态局部变量	自动局部变量	类成员变量
基本类型	零初始化	零初始化	未初始化	取决于类定义
原始指针	nullptr	nullptr	未初始化	未初始化
`unique_ptr`	空	空	空	空
`shared_ptr`	空	空	空	空
`weak_ptr`	空	空	空	空
STL 容器	空	空	空	空
自定义类	调用默认构造函数	调用默认构造函数	调用默认构造函数	取决于类定义
数组（基本类型）	所有元素零初始化	所有元素零初始化	所有元素未初始化	取决于类定义
数组（对象类型）	调用默认构造函数	调用默认构造函数	调用默认构造函数	取决于类定义
引用	必须初始化	必须初始化	必须初始化	必须初始化
常量	必须初始化	必须初始化	必须初始化	必须初始化

七、最佳实践与安全建议

1. 始终显式初始化变量

// 良好的初始化实践
int value = 0;
double sum{};
std::string name = "Unknown";
auto ptr = std::make_unique<MyClass>();
int* rawPtr = nullptr;

2. 使用 C++11 统一初始化语法

int x{};        // 值初始化 (0)
double d{};     // 0.0
int arr[5]{};   // 全为 0
MyClass obj{};  // 值初始化

3. 类设计原则

class SafeObject {
public:
    // 成员初始化列表
    SafeObject() : count(0), data(nullptr), name("default") {}
    
    // C++11 类内成员初始化
    int value = 0;
    std::string id = "ID000";
    double ratio{1.0};
    
private:
    int count;
    char* data;
    std::string name;
};

4. 智能指针使用准则

void processResource() {
    // 优先使用 make_unique/make_shared
    auto unique = std::make_unique<Resource>();
    auto shared = std::make_shared<Resource>();
    
    // 传递智能指针
    useResource(std::move(unique)); // 转移所有权
    shareResource(shared);          // 共享所有权
    
    // 观察对象而不拥有
    Resource* observer = shared.get();
}

5. 避免未初始化风险的技巧

// 编译器警告选项
// GCC/clang: -Wall -Wextra -Werror
// MSVC: /W4 /WX

// 静态分析工具
// clang-tidy: check cppcoreguidelines-init-variables

// 运行时检测
#ifdef _DEBUG
#define SAFE_INIT(var, init) var = init
#else
#define SAFE_INIT(var, init)
#endif

int main() {
    int potentiallyUninitialized;
    SAFE_INIT(potentiallyUninitialized, 0);
    // ...
}

八、不同类型初始化的性能影响

初始化方式	性能特点	适用场景
零初始化	低开销	基本类型全局/静态变量
默认初始化	最低开销	POD 类型局部变量
值初始化	中等开销	安全初始化所有类型
构造函数初始化	取决于构造函数复杂度	类对象
智能指针创建	动态分配开销（shared_ptr更高）	动态资源管理